钴基金属有机骨架和水滑石复合材料的电容性能研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yhj740821
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金属有机骨架(MOFs)是一类具有高比表面积、高孔隙率、活性位点丰富等特点的结晶微孔材料。而层状双氢氧化物(LDHs)是一类具有开放式层状结构的材料,具有层板金属阳离子同晶可替代性、层间阴离子可交换性等特性。MOFs@LDH复合材料能够保留MOFs高比表面积、高孔隙率的优点,形成的分层结构缩短了离子的扩散路径且增加了复合材料的面积,有利于提高复合材料的电化学性能。同时以泡沫镍作为生长基体能够避免粘结剂的使用,也克服了复合材料容易团聚的问题。本文以泡沫镍为基体,采用两种方法制备MOFs与LDHs的复合材料并研究制备工艺、形貌等因素对电容性能的影响规律。方法一,在室温下原位生长Co-MOFs,再调控Co2+与2-甲基咪唑的摩尔比,通过XRD、SEM、TEM、电化学等测试方法以及生长LDHs后的电化学性能得到最佳的摩尔比为1:8,产物MOF8/NF在5 m A/cm~2电流密度下的比电容为424.17 m F/cm~2,20 m A/cm~2时的比电容为356.67 m F/cm~2,倍率性为84.08%。将产物MOF8/NF置于硝酸镍溶液中生长Ni Co-LDHs,在保持Ni浓度不变的情况下,调控时间变量,确定最佳的合成时间为2h;产物Ni Co-2在电流密度为5 m A/cm~2时,比电容为4310.09 m F/cm~2,30 m A/cm~2时为3130.91m F/cm~2,倍率性为72.62%。在保持时间不变的情况下,改变Ni浓度,确定最佳的Ni摩尔浓度为2 mmol;得到LDH2/NF在电流密度为5 m A/cm~2时,面积比电容高达7764.55 m F/cm~2,在50 m A/cm~2时,容量为4618.18 m F/cm~2,样品LDH2/NF的容量保持率为86%。方法二为采用水热法在泡沫镍上生长片层状Ni Co-LDH纳米片,并继续原位生长Ni Co-MOFs。在5 m A/cm~2的电流密度下NC24/M/NF的比电容达到6263.63 m F/cm~2,在50 m A/cm~2时为2381.82 m F/cm~2,电容保持率仅有38.02%。该论文有图25幅,表9个,参考文献170篇。
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