基于二维导电MOF纳米结构和薄膜的电学器件性能研究

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ashwingangel
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金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)化合物作为多孔晶态材料,不仅具有巨大的比表面积,而且结构可调,因此得以广泛应用。近年出现的导电MOFs集多孔和导电两大特性于一身,在晶体管、传感器、超级电容器、锂硫电池等电学器件中表现出优异的性能。然而导电MOFs薄膜的优化以及导电MOFs纳米结构的制备依然面临很大的挑战。因此,本论文围绕导电MOF-Ni3(HITP)2薄膜可控制备及其电学应用开展了以下工作:(1)通过气液界面的方法实现了高质量Ni3(HITP)2薄膜的厚度可控制备,并将其作为有源层,以离子液替换传统二氧化硅作为栅介质,制备场效应晶体管(Field-Effect Transistors,FETs)并测试其相关性能。结果表明,使用离子广液替换传统栅介质能够降低基于-Ni3(HITP)2薄膜的FET器件的工作电压。(2)在Ni3(HITP)2中掺入Cu元素,通过气液界面的方法制备了 CuNi-HITP薄膜。并将Ni3(HITP)2薄膜和CuNi-HITP薄膜分别作为化学电阻型气毛敏传感器的活性组分,测试了器件在室温下对不同气体的响应。由于室温活性Cu元素的引入,器件对不同气体的响应值均有提升。(3)详细地探索了Ni3(HITP)2纳米阵列的生长条件,并实现了不同基底上Ni3(HITP)2纳米棒阵列的制备。同时进一步将其直接用作超级电容器(Suppercapacitors,SCs)的活性电极。并以柔性碳纳米管膜作为基底,纯MOF-Ni3(HITP)2纳米棒阵列作为活性材料,以PVA/KCl凝胶作为电解质组装成柔性全固态超级电容器。器件表现出较好的倍率性能和较好的循环稳定性,而且在各种弯曲状态下性能保持稳定。
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