一种基于二维钴基配位聚合物[KCo(pa)(OH)]n的高容量超级电容器电极材料

采用溶剂热反应合成了一种二维钴基配位聚合物[KCo(pa)(OH)]_n(Co-pa,H₂pa=邻苯二甲酸),并对其进行了红外光谱、热重分析、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和氮气吸附-脱附等温线表征。当Co-pa作为超级电容器电极材料时,Co-pa电极展示了较高的放电比容量、较好的循环稳定性和倍率性能。在1和10 A·g^-1电流密度下,其比电容分别为910和400F·g^-1。在2 A·g^-1下循环2 000次后,其电容保持率为81.2%。较好的赝电容性能与Co-pa的小尺寸纳米棒形貌、Co-pa包含的钴离子、邻苯二甲酸根阴离子及层状结构有关。     

一种基于二维钴基配位聚合物[KCo(pa)(OH)]n的高容量超级电容器电极材料

采用溶剂热反应合成了一种二维钴基配位聚合物[KCo (pa)(OH)]_n(Co-pa,H₂pa=邻苯二甲酸),并对其进行了红外光谱、热重分析、粉末X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和氮气吸附-脱附等温线表征。当Co-pa作为超级电容器电极材料时,Co-pa电极展示了较高的放电比容量、较好的循环稳定性和倍率性能。在1和10 A·g^-1电流密度下,其比电容分别为910和400F·g^-1。在2 A·g^-1下循环2 000次后,其电容保持率为81.2%。较好的赝电容性能与Co-pa的小尺寸纳米棒形貌、Co-pa包含的钴离子、邻苯二甲酸根阴离子及层状结构有关。     

基于含锌有机配位聚合物的微孔碳的合成及其电化学性能

报道了一种基于含锌(II)有机配位聚合物制备微孔碳的新方法. 通过锌离子和酒石酸之间的配位作用获得含锌有机配位化合物, 并通过氢键作用将其引入到间苯二酚/甲醛低聚物溶胶的开放网络结构中. 使含锌有机配位化合物和酚醛低聚物溶胶体系发生共聚反应得到酚醛和含锌有机配位共聚物, 在950℃下热处理分解以及锌蒸气蒸发后制得微孔碳. 微孔碳材料典型样品具有相对较大以及比较规则的微孔, 其比表面积可以达到1260 m²·g^-1, 孔体积为0.63 cm³·g^-1. 所得微孔碳作为超级电容器电极材料的等效串联电阻为0.46 Ω, 其循环伏安曲线展示出较好的矩形性. 恒流充放电分析结果表明, 当电流密度为1 A·g^-1时, 微孔碳电极的比电容为196 F·g^-1; 在10 A·g^-1的大电流密度下, 比电容仍然达到137 F·g^-1. 该电极具有优良的循环稳定性, 1000次循环后比电容保持率达到98%. 这一研究结果表明, 所得微孔碳在超级电容器电极材料方面具有重要的应用前景.     

石墨烯/钴镍双氢氧化物复合材料的制备及其超电容特性

采用氧化石墨(GO)还原法制备石墨烯(GNS),以氨水为沉淀剂,在石墨烯存在的情况下,通过Co²⁺和Ni²⁺化学共沉积的方法合成了石墨烯/钴镍双氢氧化物复合电极材料,采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、比表面积测试(BET)等技术手段表征了产物的组成、结构和形貌,用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对复合材料的电化学性能进行了研究。 研究发现,石墨烯纳米片均匀分散在钴镍双氢氧化物中,改善了钴镍双氢氧化物的传导性和结构稳定性。 电化学测试表明,在1 A/g的电流密度下,复合材料比电容高达2770 F/g,且循环500次后,比电容仍能保持93.4%,呈示该复合材料具有优异的电化学性能。     

对苯二胺缩对苯二甲醛席夫碱及其配合物的制备和电化学性能

以对苯二胺和对苯二甲醛为原料缩合制备出对苯二胺缩对苯二甲醛席夫碱聚合物（PT）,研究了采用不同物质的量之比的单体所制备的聚合物的电化学性能。利用席夫碱聚合物中N原子上的孤对电子与不同金属离子配位形成席夫碱配位聚合物（PT-M）,并对所形成聚合物的电化学性能进行了研究。采用X射线衍射（XRD）、红外（IR）、热重-差示扫描量热法（TG-DSC）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）对产物进行了表征,PT-M的XRD峰强度相比于PT明显降低,表明金属离子配位进入分子链骨架中引起的空间位阻减少了分子链排列的有序性。采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗评价了所制备的配位聚合物材料的电化学性能。研究发现,聚席夫碱铝配合物（PT-Al）表现出较优的电化学性能,在0.5 A·g^-1的电流密度下其电容值为649.6 F·g^-1,并且具有较好的循环稳定性,在8 A·g^-1的电流密度下循环1 000次后仍有80.9%的电容保持率。     

CoxNi1-x层状双氢氧化物复合材料的制备及其超级电容器性能

通过化学共沉积方法制备了具有高比电容的介孔CoxNi1-x层状双氢氧化物(LDHs)复合材料。采用电子能谱、红外、X射线衍射、场发射扫描电镜等表征了产物的组成、结构和形貌。循环伏安、恒电流充放电等测试表明,Co0.5574Ni0.4426LDH复合材料具有最佳的电容性能,在1A/g的电流密度下,比电容高达2552F/g,且循环1000周后,比电容仍能保持90.6%,呈示该复合材料具有优异的电化学性能。     

自支撑硫镍基电极材料制备及其赝电容性能

硫镍基赝电容超级电容器具有较高的比电容和功率密度等优点,是下一代理想的储能装置之一,但其实际应用受到其活性材料的制约,如导电性低和循环性能差等。研究者围绕增强硫镍基赝电容电极材料导电性和提升循环稳定性进行了大量的研究工作。其中,构建自支撑的电极材料被认为是一种降低活性材料和集流体之间界面电阻的有效方法。本文综述了制备自支撑硫镍基赝电容电极的常见方法,并就活性材料的形貌与性能关系进行了总结,主要着眼于集流体改性、离子掺杂、复合材料构建及形貌调控优化等。最后对自支撑硫镍基赝电容电极材料的研究方向进行了展望。     

壳聚糖镍和壳聚糖镧配位聚合物的配位数研究

从ＩＲ、ＥＳＲ和ＸＰＳ的测试结果可知,Ｎｉ＾２＋或Ｌａ＾３＋与壳聚糖（ＣＳ）键节单元上的氨基Ｎ和仲羟基Ｏ发生配位反应,形成ＣＳ－Ｎｉ＾２＋或ＣＳ－Ｌａ＾３＋配位聚合物膜。通过电导率研究其配位数,发现Ｎｉ＾２＋或Ｌａ＾３＋可与壳聚糖的３个或５个键节单元配位。根据以上的实验可推定中心离子Ｎｉ＾２＋与壳聚糖３个键节单元上的氨基Ｎ和仲羟基Ｏ结合,形成六配位的ＣＳ－Ｎｉ配位聚合物Ｌａ＾３＋与壳聚糖５个键节单     

聚合物水凝胶基超级电容器的研究进展

可伸展性和可压缩性是超级电容器作为现代柔性可穿戴电子设备的关键性能。聚合物水凝胶因其优异的力学性能、独特的网络状结构等优点,成为新一代高性能超级电容器的理想材料。它不仅可作为高效储能的柔性电极材料,而且可作为准固态电解质材料,在克服传统液体电解质系列缺陷的同时,获得更加轻薄、安全、稳定的柔性全固态储能器件。本文以聚合物水凝胶的化学组成为线索,分别介绍了聚合物水凝胶在超级电容器电极和电解质两方面的应用研究进展,并进一步对聚合物水凝胶在该领域的发展趋势进行了展望。     

一种高容量的层状Co-MOF基超级电容器电极材料

通过简单的溶剂热反应合成了一种钴基层状MOF（[Co（4,4''-bpy）（tfbdc）（H₂O）₂],Co-BTH,4,4''-bpy=4,4''-联吡啶,H₂tfbdc=四氟对苯二甲酸）,并考察了其作为超级电容器电极材料的性能。研究结果表明：Co-BTH电极具有良好的赝电容性能,包含高比电容和较好的倍率性能。在1 A·g^-1电流密度下和1 mol·L^-1 KOH溶液中,其比电容最大可达2 316 F·g^-1。在2 A·g^-1的电流密度下,循环1 000次后,电极的比电容仍然还有847 F·g^-1。良好的赝电容性能与Co-BTH的层状结构和小尺寸的纳米片有关。     

两种异金属链状配位聚合物的合成和晶体结构

在甲醇溶液中,将K2NiL·H2O和M(OAC)2(M = Co,Zn)按1:1的摩尔比进行组装反应,得到了镍、钴和镍、锌两种异金属一维链状配位聚合物,其化学组成分别为{[Ni2Co2L2(H2O)2]·CH3OH·3H2O}n（1）和{[Ni2Zn2L2 (H2O)2]·2CH3OH·H2O}n（2）,（H4L=2-羟基-3-[(E)-({2-(2-羟基苯甲酰胺基)乙基}亚氨基)甲基]苯甲酸,OAC- = CH3COO-）。通过IR谱,元素分析的方法对其进行了表征,利用X-射线单晶衍射方法对其晶体结构进行了测定,结构分析表明：它们都是由不对称四核单元组成链状配位聚合物。     

硼、氮共掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

分别以含氮菲咯啉、四硼酸钾和醋酸锌为碳源、活化剂和模板,制备了B、N共掺杂多孔碳(BN-PC),并探究模板质量对BN-PC结构和储电性能的影响。当醋酸锌质量为5g时,所得BN-PC₅中B、N杂原子含量分别为 20.21%、18.29%。电化学测试结果表明,以6 mol·L^-1 KOH为电解液,BN-PC₅电极展现出高的比电容(在0.05 A·g^-1电流密度下为255 F·g^-1)、优异的倍率性能(在20A·g^-1电流密度下为188F·g^-1)和卓越的循环稳定性(在5 A·g^-1的电流密度下循环10 000次比电容保持率为97%)。以3 mol·L^-1 ZnSO₄为电解液,在平均功率密度为56W·kg^-1时,BN-PC₅电容器的能量密度可达27Wh·kg^-1。     

硼、氮共掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

分别以含氮菲咯啉、四硼酸钾和醋酸锌为碳源、活化剂和模板,制备了B、N共掺杂多孔碳(BN-PC),并探究模板质量对BN-PC结构和储电性能的影响。当醋酸锌质量为5 g时,所得BN-PC₅中B、N杂原子含量分别为20.21%、18.29%。电化学测试结果表明,以6 mol·L^-1KOH为电解液,BN-PC₅电极展现出高的比电容(在0.05 A·g^-1电流密度下为255 F·g^-1)、优异的倍率性能(在20 A·g^-1电流密度下为188 F·g^-1)和卓越的循环稳定性(在5 A·g^-1的电流密度下循环10 000次比电容保持率为97%)。以3mol·L^-1ZnSO₄为电解液,在平均功率密度为56 W·kg^-1时,BN-PC₅电容器的能量密度可达27 Wh·kg^-1。     

介孔碳基钴镍氧化物的电化学电容性能

以介孔碳CMK-3为载体,利用CMK-3表面缺陷作形核中心,应用前驱体化学液相共沉淀法制备新型的Co0.25Ni0.75氧化物/CMK-3复合材料.X射线衍射（XRD）分析及扫描电子显微镜（SEM）形貌观察表明该材料主要呈现弱结晶态结构,其中Co-Ni氧化物纳米片交错成空间网络并包覆在介孔碳表面.BET测试表明该材料孔径分布在3~4 nm之间,且高分散、疏松多孔,具有良好的OH-离子传递特性.循环伏安和恒流充放电测试表明,该材料有高的电化学活性, 在5 mA/cm2电流密度下,Co0.25Ni0.75氧化物（92%）/C比电容达1781F/g.     

柔性配体癸二酸构筑的镍多孔配位聚合物的合成和晶体结构

由硫酸镍和癸二酸(C10H18O4)合成了配合物:[Ni(C10H16O4)(H2O)4].1.5H2O,并通过元素分析、红外光谱、热重分析对其进行表征,用单晶X-射线衍射方法测定了配合物的晶体结构。配合物属于正交晶系,空间群Cmca,晶胞参数:a=0.753820(10)nm,b=1.076 97(2)nm,c=4.130 42(8)nm,晶胞体积:V=3.353 25(10)nm3,晶胞内结构基元数Z=4,分子量Mr=358.02,电子数F(000)=1 528,密度Dc=1.418 g·cm-3,吸收系数μ(Mo Kα)=1.195 mm-1。     

菲咯啉铜配位席夫碱基导电聚合物的制备和电化学性能

以邻联甲苯胺和对苯二甲醛为原料制备席夫碱OTTP,并在席夫碱中掺杂不同比例的菲咯啉铜配合物,合成了菲咯啉铜配位席夫碱基导电聚合物[Cu(Phen)Cl₂]_X-OTTP(X为席夫碱与菲咯啉铜配合物的物质的量之比,X=1、0.8、0.6、0.4、0.2)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶红外光谱等对产物的形貌结构等进行分析,通过循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗谱分析了[Cu(Phen)Cl₂]_X-OTTP电极的电化学性能。表征结果表明席夫碱聚合物被不同比例的菲咯啉铜配合物掺杂后,形貌产生变化,片状的席夫碱表面产生很多孔隙,片状结构被破坏,基本单元结构的π-π堆积相互作用受影响,为电荷储存与电子交换提供丰富电活性位点。在6 mol·L^-1KOH电解质的三电极系统下,[Cu(Phen)Cl₂]_0.4-OTTP在电流密度为0.5 A·g^-1时具有278mAh·g^-1的高比容量。混合装置超级电...     

原位电化学合成铁基电极材料及其超级电容器性能

采用胶体纳米粒子为模型进行研究。假设活性阳离子均匀分布在导电碳与粘结剂中,电解液离子的渗入可以原位形成活性胶体团簇。通过原位电化学方法合成了不同组成的铁基超级电容器电极材料。在不同的阳离子电解液中,铁胶体离子电极的电容不同,其中在KOH、NaOH、LiOH电解液中分别为1 113、927、755 F·g^-1。通过胶体的介尺度结构构筑,实现离子到材料性能的跨尺度可控调节。通过对胶体模型的拓展,提供了原位组成调节到材料性能跨尺度调控的新方法。     

2种同构紫精配位聚合物的合成及其光致变色性能

变色材料作为一种新型的智能材料,在光存储信息和光学器件等领域具有巨大的应用潜力。以具有柔性骨架的紫精配体1,1’-双(4-羧基苄基)-4,4’-联吡啶二氯化物(H₂BpybcCl₂)作为功能配体,与过渡金属离子Mn²⁺和Cd²⁺自组装,合成2个同构配位聚合物[Mn(Bpybc)Cl₂·H₂O]_n(1)和[Cd(Bpybc)Cl₂·4H₂O]_n(2)。X射线单晶衍射表明,2个化合物为一维链状结构。在紫外灯照射下,光诱导电子转移而产生紫精自由基,2种化合物均表现出明显的光致变色行为。     

系列Ag-Ln配位聚合物的合成、结构及发光性能

采用水热合成法,以吡嗪-2-羧酸(2-Hpzc)、3,5-吡啶二羧酸(3,5-H_2PDA)和草酸(H_2ox)为配体,合成9种Ag-Ln配位聚合物:{[LnAg(2-pzc)_2(ox)]·H_2O}_n(Ln=Pr(1),Nd(2),Sm(3),Eu(4)),[LnAg(3,5-PDA)(ox)(H_2O)]_n(Ln=Pr(5),Nd(6)),[LnAg(3,5-PDA)(3,5-HPDA)(ox)_(0.5)(H_2O)_2]_n(Ln=Sm(7),Dy(8),Ho(9))。配位聚合物1～4是同构的,由2-pzc~-和ox~(2-)连接,而配位聚合物5～9是以3,5-PDA~(2-)和ox~(2-)为桥联配体,均呈现3D网状结构。光物理性能研究表明配位聚合物均表现出Ln(Ⅲ)的特征发射,这可归因于Ag-配体部分(d-block)的敏化作用。另外,在晶体场和Ag(1)离子4d轨道的共同作用下,Ln(Ⅲ)离子的4f轨道被调谐,使部分能级发生明显的位移,表现为相应NIR发射带的位移,在其UV-Vis-NIR吸收光谱中可以得到佐证。     

邻苯二甲酸根桥联镍配位聚合物的合成与晶体结构

合成了邻苯二甲酸根桥联镍配位聚合物{ [ Ni(phth) (phen) (H2O) ]·H2O}n(phth:邻苯二甲酸根二价阴离子;phen: 1, 10-邻菲咯啉),并得到了它的单晶.用X射线单晶衍射法测定了配合物的晶体结构.