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超级电容器的能量密度取决于电极材料的电压窗口和比电容。而材料的电容值是由活性物质的内在物理化学特性决定的,包括理论电容、电化学活性、组成、结构及形貌特征等。金属有机框架材料(MOFs)由于其独特的孔道结构和丰富的活性位点,成为近年来超级电容器领域的研究热点。但是差的导电性和稳定性,严重限制了其电化学性能。所以本文旨在研究以MOFs材料为前驱体制备多种纳米复合材料去增加暴露的表面活性位点的数量,用于提高其导电性和稳定性。同时通过将其作为正极材料与活性炭负极组装成混合超级电容器,实现进一步扩展其电压窗口和提高能量密度的目的。论文主要包括以下三个部分:1、通过简单的水热反应成功制备了 Ni/Co-MOF,并将其作为自牺牲模板进行不同温度的碳化硫化,得到了双金属硫化物/氮掺杂多孔碳复合材料。经过高温热解,源自Ni/Co-MOF前驱体的多孔碳骨架材料打开了有机配体所占据的孔道,为电荷转移提供了方便的渠道。同时,碳骨架的形成减小了前驱体的固有电阻,而S元素的引入则巩固了前驱体的骨架结构,硫化物的形成也为电极界面的渗透提供了重要保证。因此获得的复合材料显示出了卓越的电化学性能。其中500℃下制备的NiS2/CoS2/NC-500在1 A·g-1的电流密度下,比电容达到1,325 F·g-1。并且在连续5,000次循环充放电后仍具有75%的电容保持率。组装的NiS2/CoS2/NC-500//AC混合超级电容器在功率密度为800 W·kg-1时,能量密度达到53.93 Wh·kg-1,经历20,000次循环充放电后,比电容保持初始值的85.71%。2、采用简便的水热法制备了一系列不同镍钴比的M-MOF-74(M=Ni,Co,NiCo)。然后通过高温硒化,成功构建了 CoSe2,NiSe2和不同镍钴比的NiCoSe(NiCoSe-X)材料。研究表明,双金属硒化物具有比单金属硒化物更加优异的电化学性能,并且当Ni与Co的摩尔比为4:1(NiCoSe-4)时电化学性能最佳。用NiCoSe-4和活性炭组装的NiCoSe-4//AC水系混合超级电容器在800 W·kg-1的功率密度下显示出61.24 Wh·kg-1的高能量密度。在10 A·g-1的电流密度下,经过12,000次循环后,电容保持率和库仑效率分别为91%和89%,具有良好的实际应用前景。3、采用简单的水热法成功地合成了新型双金属Mn/Ni-MOF-74。以其为自牺牲模板,经过简单的碱化过程制备了一种具有特殊形貌的双金属氢氧化物复合材料(MnNiDH)。通过合理控制碱化条件,可以得到粒径小,孔径丰富的微孔结构。制得的MnNiDH复合材料在1 A·g-1的电流密度下显示出2,498 F·g-1的高比电容,经5,000次循环充放电后,电容保持率为85.29%。MnNiDH与活性炭组装的水系混合超级电容器具有高达58.53 Wh·kg-1的能量密度,最大功率密度为16 kW·kg-1。而组装的固态混合设备的电压窗口提高到了 2.1 V。这些结果表明,该材料是一种非常有前途的新型电极材料,具有重要的开发潜力。