MOF復(fù)合物的設(shè)計(jì)合成及其在超級電容器中的電性能研究.pdf

1、多年來，金屬-有機(jī)骨架(Metal-Organic Framework，MOF)材料由于其獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)、組成和結(jié)構(gòu)的易調(diào)變性一直是人們研究的熱點(diǎn)。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，目前對MOF材料的研究已經(jīng)從最初的以設(shè)計(jì)合成新型功能性的晶體結(jié)構(gòu)為主逐漸轉(zhuǎn)向了以MOFs為基礎(chǔ)的復(fù)合材料及MOFs衍生物的合成及性能研究。MOF基復(fù)合材料的形成是拓寬MOFs從吸附，分離和催化應(yīng)用到新的應(yīng)用如傳感，藥物運(yùn)輸和電化學(xué)的可選方案。MOF復(fù)合材料是由一個(gè)MOF材

2、料和一個(gè)或多個(gè)不同的物質(zhì)(包括其他的MOFs)組成的材料，MOFs材料（結(jié)構(gòu)適應(yīng)性和靈活性，高孔隙率）和各種活性材料（光學(xué)，電學(xué)，磁學(xué)，催化）本身固有性質(zhì)和功能的有效結(jié)合，產(chǎn)生的新的物理和化學(xué)性質(zhì)有利于提高整個(gè)體系的性能。新興MOF復(fù)合材料的顯著地新屬性和多功能性將激發(fā)各種不同技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。這些MOF復(fù)合材料可以直接作為新型先進(jìn)的材料或作為新穎無機(jī)固體的前驅(qū)體，在存儲(chǔ)和分離，多相催化，傳感，生物和醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣闊的前景。<

3、br>　　MOFs作為一類新興的多孔材料，其較大的比表面積，可調(diào)的孔尺寸和金屬活性中心成為超級電容器有前景的電極材料。MOFs本身可裁的孔或通道有利于超級電容器充放電過程中離子的快速轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。然而，MOFs本身較差的導(dǎo)電性是實(shí)現(xiàn)高容量和倍率性能最大的障礙之一。在MOF框架內(nèi)摻入導(dǎo)電物質(zhì)可以通過提供高效率的電子傳輸提高M(jìn)OFs材料的導(dǎo)電性和整個(gè)界面的法拉第電流。
　　基于以上觀點(diǎn)，本論文制備了MOFs的復(fù)合物并且研究了其電化學(xué)性能

4、，主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過水熱的方法合成兩種ZnS納米顆粒，一種是在前驅(qū)液中添加L-組氨酸得到His-ZnS;另一種是在ZnS合成后用聚乙烯吡咯烷酮進(jìn)行修飾得到PVP-ZnS。L-組氨酸和聚乙烯吡咯烷酮均作為修飾劑對ZnS進(jìn)行功能化。通過化學(xué)浴的方法制備復(fù)合材料ZnS@ZIF-8，不同的ZnS源可影響復(fù)合材料的大小和形貌。電化學(xué)循環(huán)伏安法測試結(jié)果表明PVP-ZnS@ZIF-8在掃速為5mV/s時(shí)表現(xiàn)出了155F/g的比電容。

5、在掃速為10mV/s，循環(huán)500圈以后，電容保留值達(dá)到76％。
　　(2)以四氯化鈦為鈦源，通過簡單的溶液浸漬法和低溫水熱晶化處理合成了MIL-101(Cr)@TiO2復(fù)合材料。通過形貌和結(jié)構(gòu)表征證明納米級的TiO2成功地修飾在MIL-101(Cr)表面上。電化學(xué)循環(huán)伏安法測試結(jié)果表明MIL-101(Cr)@TiO2具有良好的比電容和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)以氯化亞錫二水合物為錫源，通過原位環(huán)氧化物沉積法合成了MIL-