【摘 要】
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超级电容器被视为“梦想能源系统”,是一种新颖、具有独特机制的能量存储和转换装置。超级电容器具有较强的充电/放电能力、较长的使用寿命,因此在各个领域展现出巨大的应用潜力和优势。在它的组成中,电极材料是影响其性能的关键一环,因此对其研究的首要任务就是合成高性能的电极。金属有机框架（MOF）是一种具有可调谐孔结构、多样性有机基团的新型多孔材料,近几年在能量存储领域发展迅速。MOF是由金属离子/簇和有机官
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超级电容器被视为“梦想能源系统”,是一种新颖、具有独特机制的能量存储和转换装置。超级电容器具有较强的充电/放电能力、较长的使用寿命,因此在各个领域展现出巨大的应用潜力和优势。在它的组成中,电极材料是影响其性能的关键一环,因此对其研究的首要任务就是合成高性能的电极。金属有机框架（MOF）是一种具有可调谐孔结构、多样性有机基团的新型多孔材料,近几年在能量存储领域发展迅速。MOF是由金属离子/簇和有机官能团连接而成的,因此可以在MOF合成前/合成中/合成后使用不同的方法,将一些功能性官能团引入其中,形成功能化MOF。并且MOF在热处理后很容易转化为金属氧化物材料,它们能够高度保持前驱体的结构和形貌,用作超级电容器电极材料具有优越的性能。因此,功能化MOF及其衍生的金属氧化物材料在超级电容器领域有很大的应用前景和发展空间。本论文主要以氨基功能化金属有机框架及其衍生的双金属氧化物为研究对象,深入探讨其电化学性能,具体内容如下:1、以2-氨基对苯二甲酸为配体,Ni2+、Co2+为金属源,调节混合溶剂中水的比例,可控合成三种形貌不同的氨基功能化NiCo-MOFs:纳米片（NSs）,片组装的空心球（NSHSs）和菱形薄片（RSs）。通过各种表征手段验证其成功合成,接着测试它们的电化学性能,其中,NiCo-MOF NSHS具有最高的比电容(在电流密度为0.5 A g-1时具有1126.7 F g-1的比电容),进行3000次充放电测试后能维持其最初电容的93%。2、紧接着上一个研究,将NiCo-MOF RS生长于泡沫镍基底上,随后在空气中煅烧将其转化为双金属氧化物阵列(NixCo3-xO4/NF)。NixCo3-xO4/NF保持了前驱体的菱形片状形貌,并且性能优异:电流密度为1 A g-1时比电容为2484 F g-1,增大到10 A g-1时倍率性能高达91.4%,并且在20 A g-1下进行5000次充放电测试,电容保持率为102%。以NixCo3-xO4/NF和活性炭（AC）组装成非对称超级电容器,具有较高的能量、功率密度,值得一提的是其稳定性突出（10000次循环后保持了原始电容的97.7%）。此外,组装的NixCo3-xO4/NF//AC可以点亮12个LED灯,证明了NixCo3-xO4/NF在实际应用中具有值得深入研究的价值。综上,本研究以2-氨基对苯二甲酸为配体成功合成了氨基功能化金属有机框架及其衍生的双金属氧化物,对它们的组成、形貌进行了一系列表征,深入讨论了形成机理并进一步探究了它们的电化学性能,结果证明它们具有实际应用价值,是值得深入研究的高潜力材料。本研究为功能化MOF及其衍生物材料用于超级电容器提供了新思路,也为溶剂控制MOF的合成提供了新方法。
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