分会

第十一分会：无机化学前沿

摘要

金属有机框架材料（MOFs）是一类具有丰富氧化还原活性位点、可控形貌、高比表面积和规则孔道结构的晶态多孔材料，被认为具有发展潜力的超级电容器电极材料。然而，其电导率低、离子在块体材料内传输能力差、快速充放电过程中可逆性差等问题，严重限制了MOFs在超级电容器中的实际应用。因此，提升MOFs导电性，促进离子传输和电荷转移对实现高性能超级电容器电极材料的制备具有重要意义。我们提出多孔氧化石墨烯（HGO）模板策略构筑纳米Ni(BDC)。HGO的引入可以有效抑制Ni(BDC)的堆叠团聚，使Ni(BDC)暴露更多活性位点，同时促进电解液离子在电极内传输，提高Ni(BDC)的导电率，进而提升其比电容和循环稳定性。HGO可同时作为模板和封端剂构筑纳米Ni(BDC)，根据HGO添加量的不同，成功制备Ni(BDC)-HGOx（x = 10, 20, 30, 40）。Ni(BDC)-HGO30电极材料具有优异的比电容，是Ni(BDC)电极材料的1.8倍。此外，利用Ni(BDC)-HGO30作为正极，活性炭作为负极组装非对称超级电容器，其具有优异的电化学储能性能（最大能量密度为52.5 Wh·kg−1、最大功率密度为18.0 kWh·kg−1，在10, 000次循环后仍具有92.5%的初始容量）。利用恒电流间歇滴定技术和原位电化学拉曼光谱明晰了Ni(BDC)-HGO30电极材料在超级电容器中的储能机制。这种HGO模板构筑纳米MOF策略和原位分析技术将有助于更好地理解赝电容材料中的离子扩散和电子转移，并为进一步提高MOFs电化学性能提供了新的思路。

关键词

多孔氧化石墨烯;模版构筑;纳米MOFs;超级电容器

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