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金属有机骨架衍生氮掺杂碳材料的制备及其电化学性能研究 被引量:2

Preparation and Electrochemical Performance Studies of Nitrogen-doped Carbon Materials Derived from Metal-organic Framework
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摘要 金属有机框架材料(MOFs)因其高比表面积、高孔容以及结构可调控等特性,可用作自牺牲模板或者前驱体合成纳米多孔炭材料。本文选择以沸石咪唑酯基骨架材料8(ZIF-8)为前驱体,并结合KOH活化法,系统研究了活化剂用量对材料孔结构、比表面积以及电化学性能的影响。所得氮掺杂纳米多孔炭(ZDPC)材料具有超高的比表面积和丰富的介孔结构。以其为电极材料,在2 M KOH中构建了对称超级电容器,在50 W kg^(-1)功率输出时,可以提供6.4 W h kg^(-1)的最大能量密度。当最大功率输出为10 k W kg^(-1),器件依然具有5.3 W h kg^(-1)的能量密度,以及良好的倍率性能。在2 A g^(-1)电流密度下循环1万次,未出现容量衰减。 Metal-organic frameworks(MOFs)can be used as self-sacrificial templates or precursors to synthesize nanoporous carbon materials due to their high specific surface area,high pore volume and adjustable structure.Herein,the nitrogen-doped nanoporous carbon(ZDPC)were synthesized by using ZIF-8 as the precursor combined with the KOH activation method.The obtained ZDPC has an ultra-high specific surface area and a rich mesoporous structure.In 2 M KOH electrolyte,the built-symmetrical supercapacitor based on ZDPC could achieve a maximum energy density of 6.4 W h kg^(-1) at a power output of 50 W kg^(-1).Even at high power output of 10 k W kg^(-1),the device still had an energy density of 5.3 W h kg^(-1),showing superior rate capability.Moreover,no capacity degradation was observed when cycled at a current density of 2 A g^(-1) for 10000 cycles,demonstrating the potential of MOFs for preparation of nanoporous carbon used in supercapacitor.
作者 李红霞 吴杰 张庆堂 王坤杰 LI Hong-xia;WU Jie;ZHANG Qing-tang;WANG Kun-jie(School of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)
出处 《合成化学》 CAS 2022年第3期161-166,共6页 Chinese Journal of Synthetic Chemistry
基金 国家自然科学基金资助项目(22065021,21867015)。
关键词 金属有机骨架 纳米多孔炭 超级电容器 电化学储能 制备 介孔结构 能量密度 metal organic frameworks nano porous carbon super capacitor energy storage preparation mesoporous structure energy density
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