导电MOF纳米阵列制备高性能固态超级电容器

MOFs是一种晶态多孔材料(像多孔的海绵),拥有最高超过7000平方米每克的巨大比表面积,有望成为电化学能量存储的极具潜力的电极材料。直到今天,超过2万种MOF材料被报道和研究,然而低的导电率严重限制了其在能量存储领域的应用。导电金属-有机框架(简称MOFs)纳米阵列作为唯一电极材料构建具有高面积电容的对称型固态超级电容器还未见相关报道。

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近日,中科院福建物质结构研究所徐刚课题组与王要兵课题组合作,构建了第一例基于导电MOF纳米阵列的固态超级电容器。基于导电MOFs纳米阵列的固态超级电容器展现的面积电容高达~22 μF cm2,好于大部分碳材料,甚至可媲美石墨烯基对称型固态超级电容器(18.9 – 25 μF cm−2)。与粉体材料相比,这类纳米结构电极可以显著降低体系电阻及界面间电荷转移电阻,有效提高纳米阵列与电解质间的电荷转移速率。以上结构优势可大幅提高器件整体性能,尤其可获得很高的倍率电容。然而,在合成上,石墨烯通常条件苛刻(强酸,强氧化剂,且耗时),与之相比,导电MOF材料室温几个小时即可合成,简单,高效。

本工作是导电MOF材料在能源领域应用的一个重要突破,为将来MOF电极材料的发展提供了一个良好的开端。相关成果在线发表在 Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201702067)上, 并被该杂志选为内封面报道。