| 同构MOFs复合氧化石墨烯电极材料构筑高性能超级电容器 |
| High Performance Supercapacitors Constructed with Isomorphic MOFs Doped Graphene Oxide Electrode Materials |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 籍文娟 | 山西师范大学化学与材料科学学院, 磁性分子与磁信息材料重点实验室, 太原 030006 | jiwj@sxnu.edu.cn | | 王丹 | 山西师范大学化学与材料科学学院, 磁性分子与磁信息材料重点实验室, 太原 030006 | | | 王国娇 | 山西师范大学化学与材料科学学院, 磁性分子与磁信息材料重点实验室, 太原 030006 | | | 孙秀玲 | 山西师范大学化学与材料科学学院, 磁性分子与磁信息材料重点实验室, 太原 030006 | | | 付云龙 | 山西师范大学化学与材料科学学院, 磁性分子与磁信息材料重点实验室, 太原 030006 | yunlongfu@sxnu.edu.cn |
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| 摘要: 在水热条件下一步自组装合成系列同构X-MOF （X6O （TATB）4（H+）2·（H2O）8·（DMF）2，X=Zn、Co、Ni； H3TATB=4，4'，4″-s-triazine-2，4，6-triyl-tribenzoic acid； DMF=N，N-二甲基甲酰胺）和氧化石墨烯（GO）的复合材料（X-MOF@GO），并探究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。通过X射线粉末衍射、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜测试证明GO和MOFs复合成功。其中，性能最优的Ni-MOFs@1.5GO （GO的添加量为1.5 mL）的比电容高达694.8 F·g-1（0.5 A·g-1），约是Ni-MOF的2倍。电化学测试结果表明：复合材料X-MOF@1.0GO较其原MOF表现出更大的比电容和更好的倍率性能。在3.5 A·g-1的电流密度下，1 000次循环充放电后，Ni-MOFs@1.0GO仍保持初始比电容量的81.2%。与活性炭（AC）组装的非对称超级电容器Ni-MOF@1.5GO//AC的性能最优，其功率密度为754.3 W·kg-1时，能量密度为15.4 Wh·kg-1，且循环3 000次后比电容保持率约为70.0%，显示出较长的循环寿命。 |
| 关键词: 金属有机框架材料 氧化石墨烯 复合材料 超级电容器 |
| 基金项目: 国家自然科学青年基金（No.21601115）和山西省大学生创新项目（No.2020DCXM-033）资助。 |
| Abstract: A series of X-MOF@GO composited with X-MOF (X6O(TATB)4(H+)2·(H2O)8·(DMF)2, X=Zn, Co, Ni; H3TATB=4,4',4″-s-triazine-2,4,6-triyl-tribenzoic acid; DMF=N,N-dimethylformamide) and graphene oxide (GO) as supercapacitor electrode materials were synthesized by one-step self-assembly under hydrothermal conditions. X-ray powder diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and scanning electron microscopy showed that X-MOF@GO composites were successfully synthesized. Ni-MOF@1.5GO electrode with the best performance delivered a specific capacitance of 694.8 F·g-1 at 0.5 A·g-1. Moreover, the specific capacitance of Ni-MOF@1.5GO electrode was nearly twice of Ni-MOF, while the capacitance of Ni-MOFs@1.0GO retained about 81.2% after 1 000 cycles indicating that GO doped Ni-MOF can boost the performance of MOFs materials effectively. A symmetrical capacitor based on Ni-MOF@1.5GO//AC (AC=activated carbon) electrode exhibited a high energy density of 754.3 W·kg-1 at power density of 15.4 Wh·kg-1, while the capacitance retention reached about 70.0% after 3 000 cycles. |
| Keywords: metal-organic framework graphene oxide composite materials supercapacitors |
| 投稿时间：2021-01-14 修订日期：2021-09-27 |
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| 籍文娟,王丹,王国娇,孙秀玲,付云龙.同构MOFs复合氧化石墨烯电极材料构筑高性能超级电容器[J].无机化学学报,2021,37(11):1931-1942. |
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