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金属有机骨架化合物由于具有丰富可调的多孔结构,较高的比表面积,多交叉开放性孔道等一系列优点引起各领域研究者广泛关注。金属有机骨架化合物或者其复合物经高温碳化可获得结构可控的多孔碳材料,但是仍然面临金属有机骨架化合物在碳化的过程中内部的部分结构会倒塌而导致材料导电性变差。本论文主要采用溶剂热法在石墨烯表面原位生长MOF-5,经碳化后制备出“堆垛结构”三维多孔碳材料,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱等表征方法对制备的多孔碳材料微观结构和表面形貌进行了分析,采用循环伏安法,恒流充放电法及交流阻抗法研究了制备样品的电化学性能,并详细研究了材料的微观结构对其电化学性能的影响,提出了电化学储能机理模型,具体研究内容如下:首先,分别以氧化石墨烯,MOF-5,石墨烯/MOF-5为前驱体经碳化后制得多孔碳材料,考察前驱体对多孔碳材料的结构与电化学性能的影响。研究结果表明,石墨烯/MOF-5碳化后可以形成“堆垛结构”三维多孔碳材料,石墨烯的加入不仅可以提高材料的导电性,还对多孔碳材料起到结构支撑作用防止其部分坍塌,同时对电解液离子的扩散起到限域作用,从而使材料具有高的电化学比容量以及高的倍率特性,尤其是大电流下仍然保持高的比容量,当扫描速度达到5 V/s时,其容量为140 F/g。其次,本文详细考察了制备工艺包括石墨烯的含量,MOF-5原料浓度以及碳化温度对多孔碳材料微观结构以及电化学性能的影响。研究结果表明,石墨烯的含量主要通过影响材料的导电性以及比表面积来影响材料的电化学性能,随着石墨烯含量的增加,电化学比容量先增加后降低,石墨烯含量为5%时性能最佳;随着MOF-5原料浓度的增加多孔碳材料的比容量先增加后降低;随着碳化温度的升高材料的导电性显著提高,但是过高的温度会导致碳材料的孔结构坍塌,材料的比容量呈先增加后降低的趋势,当碳化温度为800 ℃时材料性能最佳。最后,以性能最优的多孔碳为电极材料组装的对称超级电容器,该器件兼具高的功率密度和能量密度以及优良的循环寿命。当功率密度为11.9 kW/kg时,能量密度仍可以达到10.6 Wh/kg,连续循环10,000次的容量保持率仍能达到94%。