中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：金屬有機(jī)框架（MOFs）是一種晶態(tài)多孔材料（像多孔的海綿），擁有最高超過7000平方米每克的巨大比表面積，有望成為電化學(xué)能量存儲(chǔ)的極具潛力的電極材料。目前，已有超過2萬種MOF材料被合成出來，然而低的導(dǎo)電率嚴(yán)重限制了其在能量存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用。純MOF材料直接作為電極用于能量存儲(chǔ)極少被報(bào)道。
近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐剛課題組與中國科學(xué)院功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王要兵課題組合作，利用導(dǎo)電MOFs納米陣列作為唯一電極材料構(gòu)建了具有高面積電容的對(duì)稱型固態(tài)超級(jí)電容器。基于導(dǎo)電MOFs納米陣列的固態(tài)超級(jí)電容器展現(xiàn)的面積電容高達(dá)~22 μF cm?2，高于大部分碳材料（小于10μF cm?2），甚至可媲美石墨烯基對(duì)稱型固態(tài)超級(jí)電容器（18.9 – 25 μF cm?2）。與粉體材料相比，這類納米結(jié)構(gòu)電極可以顯著降低體系電阻及界面間電荷轉(zhuǎn)移電阻，有效提高納米陣列與電解質(zhì)間的電荷轉(zhuǎn)移速率。以上結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)可大幅提高器件整體性能，尤其可獲得很高的倍率電容。值得注意的是，在合成上，石墨烯通常條件苛刻（強(qiáng)酸，強(qiáng)氧化劑，且耗時(shí)），與之相比，導(dǎo)電MOF材料在略高于室溫的情況下，幾個(gè)小時(shí)即可合成，簡(jiǎn)單，高效。
該工作是導(dǎo)電MOF材料在能源領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)突破，為將來導(dǎo)電MOF電極材料的發(fā)展提供了一個(gè)良好的開端，并發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials.2017, DOI:10.1002/adfm.201702067)，被該雜志選為內(nèi)封面。該工作受到國家自然科學(xué)基金(Nos. 51402293, 21501173和21550110194)、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）項(xiàng)目(No. XDB20000000)、中科院前沿科學(xué)與教育局前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目(No. QYZDB-SSW-SLH023)和福建省自然科學(xué)基金(Nos. 2016J06006, 2015J01230和2014J05027)的支持。
左：文章被選為《先進(jìn)功能材料》內(nèi)封面；右：基于導(dǎo)電MOF納米陣列的固態(tài)超級(jí)電容的性能及結(jié)構(gòu)圖。
