[發(fā)明專利]一種基于泡沫鎳原位制備三維結(jié)構(gòu)Co-MOF/NF超級(jí)電容器電極材料的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810101672.X
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN108492999A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚亞東;馬敏;王偉怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/30
• 分類號(hào): H01G11/30;H01G11/86;H01G11/26
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本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)單易操作、綠色環(huán)保的方法以原位合成三維結(jié)構(gòu)的Co?MOF/NF材料。用六水合硝酸鈷為鈷源、對(duì)苯二甲酸為有機(jī)配體、N，N?二甲基甲酰胺為溶劑、無水乙醇為添加劑、泡沫鎳為基底，采用一步溶劑熱法，獲得Co?MOF/NF，將其用作超級(jí)電容器自支撐電極材料，表現(xiàn)出超高的面積比電容（13.6 F cm^?2），該性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于先前報(bào)道的MOF?基材料。該發(fā)明解決了由粉末電極材料所帶來的較大接觸電阻、活性材料應(yīng)用不充分、繁瑣的制備電極過程等問題，構(gòu)建了一種超高面積比電容、優(yōu)異的倍率性能、低成本的新型儲(chǔ)能材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈷基-金屬有機(jī)框架（Co-MOF）在泡沫鎳（NF）上原位制備三維結(jié)構(gòu)的Co-MOF/NF，以及該材料在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域中的應(yīng)用。僅采用簡(jiǎn)單、環(huán)保的一步溶劑熱法便可制得高性能的Co-MOF/NF超級(jí)電容器電極材料。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)骨架（MOF）是由金屬離子或金屬氧化物團(tuán)簇與有機(jī)配體通過配位作用形成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體材料，其結(jié)構(gòu)多樣、孔隙率高、比表面積大、孔表面易功能化，在氣體吸附或儲(chǔ)存、藥物分離、光電學(xué)、催化等多個(gè)領(lǐng)域備受青睞（J. Mater. Chem. A, 2016,4, 19078–19085; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 4585?4591.）。近年來，它也逐漸被應(yīng)用到電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，如鋰離子電池(Adv. Mater., 2017, 29, 1703614.)、燃料電池(Mater. Horiz., 2017, 4, 20?37.)和超級(jí)電容器(ACS Nano, 2017, 11, 5293?5308.)，這是由于MOF本身的相互貫穿孔道便于電子、離子的傳輸，而其多孔結(jié)構(gòu)高度有序，活性位點(diǎn)均勻分散，進(jìn)而會(huì)加速能量轉(zhuǎn)換過程(Energy Environ. Sci., 2015, 8, 1837?1866)。超級(jí)電容器作為一種重要的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，由于具備循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率密度高、充放電速度快等特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、大功率輸出設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域，但是其本身的能量密度較低，從而限制了它的實(shí)際應(yīng)用。鑒于此，設(shè)計(jì)和發(fā)展高性能的超級(jí)電容器電極材料是迫切需要。