纳米片组装的金属有机框架球形结构:高效超级电容器及其电催化性能

文章概述

金属有机框架(MOF)作为一种新型的电化学活性材料,具有超高比表面积、微孔体积、活性位点等优点,近年来受到广泛关注。目前,MOF的形状和组分控制仍然是一大难题,形状和组分的调控对电化学性能的影响还缺少深入研究。郑州大学张佳楠和许群教授课题组用简单的溶剂热法成功实现了MOF形貌和成分的调控,并提高了其导电性和电化学活性。本工作主要制备了Ni/Co-MOF和Ni-MOF两种空心微球结构,超级电容器和氧化还原反应测试表明,Ni/Co-MOF组装的微米球在1M LiOH水溶液介质中比容达到530.4 F/g,明显高于Ni-MOF (306.8 F/g) andZIF-67 (168.3 F/g),并且在循环2000次后仍保持良好的倍率性能和循环性能。Ni/Co-MOF的ORR电催化性能也明显优于Ni-MOF和 ZIF-67。该研究表明,二维纳米片结构的组装对于电子和电流传输具有重要的提升作用,对能量储存与转化器件的优化具有重要意义。
 

文章引用信息

HuicongXia, Jianan Zhang, Zhao Yang, Shiyu Guo, Shihui Guo, Qun Xu, 2DMOF Nanoflake-Assembled Spherical-Micro-Structures for Enhanced Supercapacitorand Electrocatalysis Performances. Nano-Micro Lett.(2017) 9:43.http://dx.doi.org/10.1007/s40820-017-0144-6此工作发表于Nano-Micro Letters期刊2017年第9卷第4期,详情请阅读全文,可免费下载。本文同步在期刊微信、微博、科学网博客、Facebook、Twitter等平台推出。以往推文请关注中文推广网站(http://nmsci.cn)。 
  
作者介绍
   
许群,郑州大学材料科学与工程学院,教授/博士生导师,副院长。中国科学院化学研究所博士,德国Karlsruhe核研究中心博士后。组建了郑州大学的超临界流体实验室,开辟了超临界流体中合成材料的新领域,首次发现了超临界流体对材料表面的诱导结晶现象。主持项目国家自然科学基金、教育部归国留学人员基金等项目,发表学术论文50余篇,获“中国青年女科学家提名奖” 、“中国化学会优秀论文奖”等。科研方向:超临界流体特性和超临界流体在高分子化学方面的研究。
张佳楠,郑州大学材料科学与工程学院,教授/博士生导师,河南省青年骨干教师,隶属于绿色合成技术与材料制备实验室。吉林大学,无机合成与制备化学国家重点实验室博士,(导师:徐如人院士,于吉红院士)。主持项目国家自然基金:青年基金与面上基金,国家自然科学基金河南省联合基金,以第一作者与通讯作者发票学术论文20余篇,包括ACS NANO, Adv. Funct. Mater., SMALL, J. Mater. Chem. A,ACS Appl. Mater. Interfaces, Chem. Commun, Nano-Micro Lett.等期刊。科研方向:先进功能纳米材料的制备以及能量储存与转化应用研究等。
               
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图文导读
 
简图 1 Ni/Co-MOF和Ni-MOF纳米片的合成示意图图 1  a) Ni/Co-MOF的SEM图,b-c) Ni/Co-MOF的TEM图,d)Ni/Co-MOF的放大的TEM和SAED图,e) Ni/Co-MOF、Ni-MOF和 ZIF-67的XRD图,f) Ni/Co-MOF的STEM-EDS的映射

图 2  Ni/Co-MOF的a) Ni的2p XPS谱,b) Co的2pXPS谱,c) Ni/Co-MOF和Ni-MOF的TGA图,d) Ni/Co-MOF、Ni-MOF和2-甲基咪唑的FTIR谱

图 3  a) Ni/Co-MOF纳米电极在不同的扫描速率下的循环伏安曲线,b)  Ni/Co-MOF在不同电流下的恒流充放电曲线, c) Ni/Co-MOF、ZIF-67和Ni/Co-MOF在不同电流密度下的恒流充放电曲线, d) Ni/Co-MOF、ZIF-67和Ni/Co-MOF的比电容,e) Ni/Co-MOF的循环性能, f) Ni/Co-MOF纳米超级电容器在2000个周期前后的恒流充放电曲线

图 4  a)Ar-饱和(固体曲线)和O2-饱和(虚线曲线)溶液中的CV曲线, b)  Ni/Co-MOF在不同的旋转速度下的RDE极化曲线 ,c) Ni/Co-MOF在不同的电位下的Koutecky–Levich曲线, d) 在1600 rpm的转速下的RDE极化曲线

图 5  a) Ni/Co-MOF的计时电流响应,不同原料,b) 稳定性评价和1600 rpm的转速

Nano-Micro Letters《纳微快报》


Nano-Micro Letters《纳微快报》是严格评审的国际英文学术期刊,快速报道与纳米/微米尺度相关的高水平研究成果和评论文章,尤其关注从纳米到微米的自下而上的工作,旨在推动纳微科技的发展和应用。期刊与Springer合作,以Open Access出版。采用国际一流的Scholarone Manuscripts编审系统。目前,NML期刊已被SCI、EI、SCOPUS、DOAJ、知网、万方等数据库收录。最新影响因子达到了4.849,材料学科和物理学科位于Q1区。2014和2016年连续入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”(D类和B类),2016-2018年入选“上海市高水平高校学术期刊支持计划(A)”。2015和2016年均获“中国最具国际影响力学术期刊”,2016年获“2016年全国高校杰出科技期刊奖“和”上海市高校精品科技期刊奖”。

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