同构MOFs复合氧化石墨烯电极材料构筑高性能超级电容器。 High Performance Supercapacitors Constructed with Isomorphic MOFs Doped Graphene Oxide Electrode Materials

Abstract

在水热条件下一步自组装合成系列同构X-MOF（X6O（TATB）4（H+）2·（H2O）8·（DMF）2，X=Zn、Co、Ni；H3TATB=4，4'，4″-s-triazine-2，4，6-triyl-tribenzoic acid；DMF=N，N-二甲基甲酰胺）和氧化石墨烯（GO）的复合材料（X-MOF@GO），并探究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。通过X射线粉末衍射、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜测试证明GO和MOFs复合成功。其中，性能最优的Ni-MOFs@1.5GO（GO的添加量为1.5 mL）的比电容高达694.8 F·g-1（0.5 A·g-1），约是Ni-MOF的2倍。电化学测试结果表明：复合材料X-MOF@1.0GO较其原MOF表现出更大的比电容和更好的倍率性能。在3.5 A·g-1的电流密度下，1 000次循环充放电后，Ni-MOFs@1.0GO仍保持初始比电容量的81.2%。与活性炭（AC）组装的非对称超级电容器Ni-MOF@1.5GO//AC的性能最优，其功率密度为754.3 W·kg-1时，能量密度为15.4 Wh·kg-1，且循环3 000次后比电容保持率约为70.0%，显示出较长的循环寿命。