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福建物構(gòu)所導(dǎo)電MOF在電化學(xué)能源存儲領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲進(jìn)展

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福建物構(gòu)所導(dǎo)電MOF在電化學(xué)能源存儲領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲進(jìn)展

摘要: 　　金屬有機(jī)框架（MOFs）是一種晶態(tài)多孔材料（像多孔的海綿），擁有最高超過7000平方米每克的巨大比表面積，有望成為電化學(xué)能量存儲的極具潛力的電極材料。目前，已有超過2萬種MOF材料被合成出來，然而低的導(dǎo)電率嚴(yán) ...

　　金屬有機(jī)框架（MOFs）是一種晶態(tài)多孔材料（像多孔的海綿），擁有最高超過7000平方米每克的巨大比表面積，有望成為電化學(xué)能量存儲的極具潛力的電極材料。目前，已有超過2萬種MOF材料被合成出來，然而低的導(dǎo)電率嚴(yán)重限制了其在能量存儲領(lǐng)域的應(yīng)用。純MOF材料直接作為電極用于能量存儲極少被報道。
　　近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐剛課題組與中國科學(xué)院功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計與組裝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王要兵課題組合作，利用導(dǎo)電MOFs納米陣列作為唯一電極材料構(gòu)建了具有高面積電容的對稱型固態(tài)超級電容器�；趯�(dǎo)電MOFs納米陣列的固態(tài)超級電容器展現(xiàn)的面積電容高達(dá)~22 μF cm−2，高于大局部碳材料（小于 10 μF cm−2），甚至可媲美石墨烯基對稱型固態(tài)超級電容器（18.9 – 25 μF cm−2）。與粉體材料相比，這類納米結(jié)構(gòu)電極可以顯著降低體系電阻及界面間電荷轉(zhuǎn)移電阻，有效提高納米陣列與電解質(zhì)間的電荷轉(zhuǎn)移速率。以上結(jié)構(gòu)優(yōu)勢可大幅提高器件整體性能，尤其可獲得很高的倍率電容。值得注意的是，在合成上，石墨烯通常條件苛刻（強(qiáng)酸，強(qiáng)氧化劑，且耗時），與之相比，導(dǎo)電MOF材料在略高于室溫的情況下，幾個小時即可合成，簡單，高效。
　　該工作是導(dǎo)電MOF材料在能源領(lǐng)域應(yīng)用的一個突破，為將來導(dǎo)電MOF電極材料的發(fā)展提供了一個良好的開端，并發(fā)表于先進(jìn)功能材料（Advanced Functional Materials. 2017， DOI: 10.1002/adfm.201702067)，被該雜志選為內(nèi)封面。該工作受到國家自然科學(xué)基金(Nos. 51402293， 21501173和21550110194)、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）項(xiàng)目(No. XDB20000000)、中科院前沿科學(xué)與教育局前沿科學(xué)重點(diǎn)學(xué)習(xí)項(xiàng)目(No. QYZDB-SSW-SLH023)和福建省自然科學(xué)基金(Nos. 2016J06006， 2015J01230和 2014J05027)的支持。



　　左：文章被選為先進(jìn)功能材料內(nèi)封面；右：基于導(dǎo)電MOF納米陣列的固態(tài)超級電容的性能及結(jié)構(gòu)圖。

福建物構(gòu)所導(dǎo)電MOF在電化學(xué)能源存儲領(lǐng)域的應(yīng)用研究獲進(jìn)展  |  責(zé)任編輯：蟲子
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