mofs为模板的电容器电极材料的制备及性能研究

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1、分类号密级太原理工大学硕士学位论文MOFs为模板的电容器电极材料的制备及性能研究题目SynthesisandSupercapacitorPerformanceofMOFs-based英文并列题目PorousMaterials研究生姓名：石瑛学号：2013510817专业：化学工程与技术研究方向：多孔材料的合成及性能研究导师姓名：王爽职称：教授学位授予单位：太原理工大学论文提交日期2016/04地址：山西·太原太原理工大学太原理工大学硕士研究生学位论文II太原理工大学硕士研究生学位论文MOFs为模板的电容器电极材料的制

2、备及性能研究摘要电化学电容器，也称超级电容器，由于具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点，在能源储备技术领域有着广泛的应用前景，而发展高性能的超级电容器的关键在于对于电极材料的研究。金属有机骨架化合物（MOFs）是由金属离子和有机配体通过自组装形成的一类多孔晶体材料，基于较高的比表面积、可调控的孔道结构以及富含有机物质等优点，MOFs被认为是一种理想的超级电容器电极材料的前驱体和模板剂。在本研究中，我们分别以含锌的金属有机骨架化合物MAF-6和含钴的配位聚合物ZSA-1作为模板剂。金属锌由于沸点较低，在惰性气

3、氛中热解后可以直接得到多孔碳材料，研究其双电层电容器电化学性能；金属钴具有变价，是一种极好的赝电容器电极材料，因此，我们以含钴的MOFs为模板剂，通过对煅烧条件的控制，制备金属氧化物和碳材料复合的电极材料。并进一步通过XRD、SEM、TEM、氮气吸脱附和拉曼等测试手段对合成的多级孔碳材料和Co3O4@Carbon的复合物进行表征。以微孔的类沸石金属有机骨架化合物MAF-6为模板剂和前驱体，制备具有多级孔结构的碳材料。碳化以后得到的多级孔碳材料完美地保留了前驱体MAF-6的形貌，但是颗粒尺寸比MAF-6小很多。特别是H

4、PC1000-5展-1-1现出较高的比电容值（在电流密度为0.2A·g时的比电容是283.4F·g），以及在水系电解液中极好的循环性能；通过简单的一步法，焙烧微孔钴基I太原理工大学硕士研究生学位论文金多孔配位聚合物ZSA-1，制备具有介孔分布的Co3O4@carbon复合物材料。碳化以后很好的保留了前驱体ZSA-1的八面体形貌，得到的八面体结构是由直径约为10nm的不规则纳米颗粒堆积而成。Co3O4@carbon复合物具有孔径约为3.6nm的介孔孔道，电化学性能测试表明Co3O4@carbon在-1-1电流密度为0.

5、2A·g时的比电容值为205.4F·g。关键词：超级电容器，MOFs，多级孔碳材料，Co3O4@Carbon的复合材料，电化学性能II太原理工大学硕士研究生学位论文SYNTHESISANDSUPERCAPACITORPERFORMANCEOFMOFS-BASEDPORUSMATERIALABSTRACTElectrochemicalcapacitors,alsoknownassupercapacitors,becauseoftheirhighpowerdensity,fastchargeanddischargetim

6、e,longcyclelife,hasgreatmarketpotentialasenergystoragedevice.Electrodematerialsplayacrucialroleinimprovingtheperformanceofsupercapacitor.Metal-Organicframeworks(MOFs)areaclassofporouscrystallinecoordination⁃basedcompoundsinwhichmetalions(ormetalclusters)arebrid

7、gedviaorganicligandstoforminfinitenetworkstructures.MOFsareconsideredtobepotentialprecursorsforsupercapacitorelectrodematerialbasedontheirhighsurfaceareas，controllablestructuresandabundantorganicspeciesintheirscaffolds．Inthiswork,zinc-basedMAF-6andcobalt-basedZ

8、SA-1areselectedasprecursors.Duetothelowboilingpointofzincmetal,afterpyrolysisinaninertatmosphere,aporouscarbonmaterialisobtained.Andtheyareusedaselectrodematerialsofelectric