琥珀酸构建具有超级电容器性能的混合金属有机骨架

采用简单的溶剂热法合成了混合金属有机骨架材料（MOF （Ni,Co））,然后通过X射线衍射、FT-IR、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和N₂吸附-脱附对制备的材料进行了表征,并进一步研究了其作为超级电容器电极材料的性能。结果表明,具有独特的纳米花状结构的MOF （Ni_1.2Co_0.8）可以提供更多的电活性位点,从而具有优异的电化学性能,在1 A·g^-1时的比电容为850 F·g^-1。同时本研究工作说明MOF （Ni）电极材料在掺杂适量钴元素后,可增强电极内部电子/离子转移,降低活性物质和电解液之间的接触电阻,提高导电性,增强电化学性能。     

微纳米金属有机骨架材料的制备及形貌调控

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)由于具有超高的比表面积和孔隙率、孔径大小和结构可调等优点,在能源、催化和生物医药等领域引起了人们广泛的重视。近年来,微纳米MOFs的可控制备成为了一个新的研究热点。本文总结了微纳米MOFs的合成方法、形貌调控以及应用方面的研究成果,并对其未来研究进行了展望。     

基于金属有机骨架衍生电极材料的制备及其超级电容器性能研究

作为超级电容器的核心组件,其电极材料的性能直接决定了整个器件的性能.为进一步促进超级电容器的发展,开发性能优异的电极材料势在必行.金属有机框架(MOF)材料是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键形成的具有有序孔隙结构的配位聚合物.因具有高的比表面积、大的孔隙率及丰富多样的结构和功能等特点,MOF及其衍生物被广泛应用于超...     

溶剂效应对金属有机骨架化合物结构的影响

以水和DMF为溶剂,在水热(溶剂热)条件下以"柱撑"方式利用相同的金属和配体合成了2个不同的新型金属有机骨架化合物[Cd(OBA)(bipy)]·DMF(1)和Cd(OBA)(bipy)(2)[OBA=4,4'-Oxybis(ben-zoic acid),bipy=4,4'-bipyridine].单晶X射线衍射分析数...     

溶剂对镍（域）金属有机骨架结构的影响

通过乙酸镍和4-咪唑-1-基-苯甲酸( HL)在不同溶剂热条件下合成了3个新型金属有机骨架化合物[Ni(L)2]n·DMF(1), Ni(H2 O)2(L)2(2)和 Ni(L)2(CH3 OH)2(3)。化合物1是用 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂合成的具有菱形孔道的三维骨架化合物;化合物2是在DMF/H2O(体积比4︰1)中合成的水作为终端配体参与配位的二维层状化合物,并通过层与层之间的氢键作用构筑形成了三维超分子结构;当溶剂为甲醇时,得到了二维层状化合物3,且甲醇作为终端配体参与配位。磁学和电化学性质研究结果表明,化合物1~3中相邻镍离子之间存在反铁磁相互作用;在一定的电势范围内出现一对明显的Ni (Ⅱ)/Ni(Ⅲ)氧化还原峰,表明化合物1~3是潜在的磁性材料或电催化剂材料。     

用于高性能超级电容器的金属有机骨架衍生Co(OH)2/C-N@GP纳米复合材料

本文报道一种制备β-Co(OH)₂/氮掺杂碳石墨烯纳米复合材料(Co(OH)₂/C-N@GP)的方法。首先,我们通过在含羧基的聚苯乙烯(PS)乙醇分散体中使Co(NO₃)₂·6H₂O与2-甲基咪唑反应,合成了ZIF-67/聚苯乙烯的复合材料。然后将ZIF-67/聚苯乙烯复合材料高温碳化,同时与硫代乙酰胺和石墨烯反应生成Co(SO₄)₂/C-N@GP。最后,Co(SO₄)₂/C-N@GP在KOH水溶液中浸泡以获得 Co(OH)₂/C-N@GP 纳米复合材料。所制备的 Co(OH)₂/C-N@GP 的扫描电镜图显示尺寸为 10~20 nm 的 Co(OH)₂很好地分散在石墨烯上。电化学分析表明Co(OH)₂/C-N作为超级电容器的电极材料表现出典型的法拉第电荷转移行为,并且当石墨烯存在时,其比电容可显著增强。在2 mol·L^-1 KOH中,Co(OH)₂/C-N@GP在2 A·g^-1下表现出985.4 F·g^-1的高比电容,1 000次循环后的比电容保持率为76.6%。     

用于高性能超级电容器的金属有机骨架衍生Co(OH)2/C-N@GP纳米复合材料

本文报道一种制备β-Co（OH）₂/氮掺杂碳石墨烯纳米复合材料（Co（OH）₂/C-N@GP）的方法。首先,我们通过在含羧基的聚苯乙烯（PS）乙醇分散体中使Co（NO₃）₂·6H₂O与2-甲基咪唑反应,合成了ZIF-67/聚苯乙烯的复合材料。然后将ZIF-67/聚苯乙烯复合材料高温碳化,同时与硫代乙酰胺和石墨烯反应生成Co（SO₄）₂/C-N@GP。最后,Co（SO₄）₂/C-N@GP在KOH水溶液中浸泡以获得Co（OH）₂/C-N@GP纳米复合材料。所制备的Co（OH）₂/C-N@GP的扫描电镜图显示尺寸为10~20 nm的Co（OH）₂很好地分散在石墨烯上。电化学分析表明Co（OH）₂/C-N作为超级电容器的电极材料表现出典型的法拉第电荷转移行为,并且当石墨烯存在时,其比电容可显著增强。在2 mol·L^-1 KOH中,Co（OH）₂/C-N@GP在2 A·g^-1下表现出985.4 F·g^-1的高比电容,1 000次循环后的比电容保持率为76.6%。     

Co金属有机骨架模板制备NiCo水滑石/泡沫镍复合材料及电容性能

通过两步法先在泡沫镍(nickel foam,NF)上原位生长Co金属有机骨架(Co metal-organic framework,Co-MOF)纳米片阵列,再浸入不同浓度Ni²⁺离子溶液刻蚀Co-MOF纳米片,在NF表面得到NiCo水滑石(NiCo layered double hydroxide,NiCo-LDH)。NiCo-LDH/NF继承了Co-MOF纳米片结构形成一级纳米片阵列,并在一级纳米片表面形成次级纳米片褶皱。在2 mmol Ni(NO₃)₂·6H₂O溶液中刻蚀得到的NiCo-LDH/NF表现出高容量、高倍率性能,在电流密度为5 mA·cm^-2时比电容为7 764.5 mF·cm^-2,电流密度为20 mA·cm^-2时比电容为6 098.2 mF·cm^-2,容量保持率为78.5%,在20 A·g^-1电流密度下经过5 000次长循环后,容量保持率为85.9%。与活性炭组装的混合...     

Co金属有机骨架模板制备NiCo水滑石/泡沫镍复合材料及电容性能

通过两步法先在泡沫镍(nickel foam,NF)上原位生长Co金属有机骨架(Co metal-organic framework,Co-MOF)纳米片阵列,再浸入不同浓度Ni²⁺离子溶液刻蚀Co-MOF纳米片,在NF表面得到NiCo水滑石(NiCo layered double hydroxide,NiCo-LDH)。NiCo-LDH/NF继承了Co-MOF纳米片结构形成一级纳米片阵列,并在一级纳米片表面形成次级纳米片褶皱。在2 mmol Ni(NO₃)₂·6H₂O溶液中刻蚀得到的NiCo-LDH/NF表现出高容量、高倍率性能,在电流密度为5 mA·cm^-2时比电容为7 764.5 mF·cm^-2,电流密度为20 mA·cm^-2时比电容为6 098.2 mF·cm^-2,容量保持率为78.5%,在20 A·g^-1电流密度下经过5 000次长循环后,容量保持率为85.9%。与活性炭组装的混合电容器达到38.9 Wh·kg^-1的最大能量密度和8 000.0 W·kg^-1的最大功率密度。     

温度对碳球形貌及超级电容性能的影响

以三氯乙烷和二氯乙烷为原料, 金属钠为还原剂, 在溶剂热条件(100~150 ℃)下使氯代乙烷中的碳氯键和碳氢键发生断裂制备了碳纳米球, 并对制备的碳纳米球进行了表征. X射线衍射结果表明, 样品为类石墨结构, 衍射信号宽且弱, 表明样品的结晶性较差; 拉曼光谱分析结果也表明样品具有较高的无序度. 样品的SEM与TEM分析结果表明, 在较高的反应温度下, 碳球具有更好的单分散性, 碳球的粒径随温度的升高而增大; 选区电子衍射结果表明碳球内部为无定形的类石墨结构. 以碳纳米球为负极材料的锂离子电池测试结果表明, 50周循环后比容量为941 mA·h/g, 库仑效率接近100%, 放电容量保持率为103.7%, 具有良好的循环稳定性. 测试了不同温度下制备样品的超级电容器性能, 发现120 ℃下制备的碳纳米球具有较高的比电容和较低的内阻值, 比电容高达130 F/g, 经过1000周循环充放电后比电容衰减比例低于14%, 具有较高的稳定性.     

金属-有机框架材料的荧光探测应用进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体自组装而成的杂化多孔材料。 极高的比表面积和孔隙率,组成和结构可调节等特点赋予该材料灵活的设计性和丰富的功能性。 金属-有机框架材料的金属离子、有机配体和装载的客体分子等皆可作为发光中心,并能对离子或小分子产生特异性荧光响应,因此在荧光探测方面有广泛应用。 本文主要综述了近年来金属-有机框架材料在荧光探测方向的研究进展以及应用前景。     

金属有机骨架材料在催化中的应用

金属有机骨架(MOFs)材料是一种相对新型的多孔材料,由于其结构的多样性、可设计性、可剪裁性以及超高的比表面积,近年来吸引了广泛的研究兴趣,并在很多领域展现了潜在的应用前景.特别是在催化方面的应用更受到了强烈的关注.本文的前两部分主要以催化活性位点的来源进行分类,包括配位不饱和金属中心、功能性有机配体、化学修饰接入功能位点以及嵌入在MOFs孔内的金属配合物或金属纳米颗粒等,总结了近几年来MOFs及其复合材料在多相催化方向取得的一些进展.同时在后面两部分也简要地介绍了MOFs在光催化及以MOFs为模板构筑的多孔纳米材料在催化(特别是电催化)方面的一些应用.最后,对MOFs在催化方面的应用前景做了展望.     

Promotion of Proton Conductivity by Encapsulation of Metal-Organic Polyhedra in Metal-Organic Frameworks

A Zr-based metal-organic polyhedron (MOP) was self-assembled in a porous MOF host, DUT-68, successfully to synthesize MOP-1@DUT-68. The MOP guest (MOP-1) has a diameter of about 20 Å, larger than that of the square windows (pore sizes of ∼14 Å) of DUT-68 but smaller than that of the rhombicuboctahedral cage (27.7 Å), which means that the migration and leaching of MOP-1 could be effectively prohibited if MOP-1 is encapsulated in the MOF′s cavities. The proton conductivity of MOP-1@DUT-68 is 1.14×10⁻³ S cm⁻¹ (at 80 °C under 98 % relative humidity), which is three orders of magnitude higher than that of DUT-68. Compared with MOP-1⊂DUT-68, which was synthesized by impregnation, MOP-1@DUT-68 is more prone to form faster proton-conduction pathways and thus provides higher proton conductivity.     

金属有机骨架材料在轻烃分离中的应用

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属离子或金属簇通过与有机配体自组装而形成的新型材料。近年来,金属有机骨架材料在轻烃(包括甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丙烯和丙烷)分离方面引起了广泛兴趣。本文简要地介绍了多种金属有机骨架材料分离不同轻烃气体的最新研究进展,并对影响分离效果的因素与研究前景进行了总结和展望。     

Failure-Experiment-Supported Optimization of Poorly Reproducible Synthetic Conditions for Novel Lanthanide Metal-Organic Frameworks with Two-Dimensional Secondary Building Units**

Novel metal–organic frameworks containing lanthanide double-layer-based secondary building units (KGF-3) were synthesized by using machine learning (ML). Isolating pure KGF-3 was challenging, and the synthesis was not reproducible because impurity phases were frequently obtained under the same synthetic conditions. Thus, dominant factors for the synthesis of KGF-3 were identified, and its synthetic conditions were optimized by using two ML techniques. Cluster analysis was used to classify the obtained powder X-ray diffractometry patterns of the products and thus automatically determine whether the experiments were successful. Decision-tree analysis was used to visualize the experimental results, after extracting factors that mainly affected the synthetic reproducibility. Water-adsorption isotherms revealed that KGF-3 possesses unique hydrophilic pores. Impedance measurements demonstrated good proton conductivities (σ=5.2×10⁻⁴ S cm⁻¹ for KGF-3(Y)) at a high temperature (363 K) and relative humidity of 95 % RH.     

金属-有机框架应用于锂离子电池的研究进展

综述了金属-有机框架应用于锂离子电池的研究进展。金属-有机框架在锂离子电池中的应用主要有以下两个方面:1)用作锂电负极材料;2)用作锂电正极材料。同时总结了金属-有机框架做锂电电极材料存在的问题,并提出解决的可能途径。最后,展望了金属-有机框架在储能领域中的应用前景。     

白光型金属有机框架材料的最新研究进展

金属有机框架化合物（MOFs）是一类备受关注的多功能杂化材料,结构的多样性使其表现出各种发光性能。尤其是环境友好、使用寿命长、效率高的白光MOFs材料的出现为新型发光MOFs的设计和制备提供了契机。我们旨在总结白光MOFs的最新研究进展,着重对其合成方法及应用进行综述,主要包括镧系离子共掺杂、镧系元素封装或有机分子捕获等获得可调控的白光MOFs的方法及其在温度、分子和金属离子传感器等领域的潜在应用。同时,针对白光MOFs材料面临的挑战和未来发展也进行了梳理。以期引起设计和构建新型发光MOFs的研究人员的关注与兴趣。     

稀土金属-有机框架在同分异构体传感材料中的应用

基于稀土金属离子独特的电子结构,稀土金属-有机框架的光致发光具有发射峰尖锐、量子产率高和发光寿命长等特点,可应用于针对特定功能化学物种的光学传感材料.稀土金属离子高的配位数和丰富的配位模式,使得稀土金属-有机框架具有结构多样性和可调性,可与不同的化学物种在结构和能级两个方面相匹配,是其具有传感功能的基础.关于同分异构体...     

双金属金属有机骨架材料的制备及性能研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)具有拓扑结构的多样性和丰富的比表面积,使其在催化和吸附领域具有潜在的应用价值。 双金属MOFs具有两种金属中心,较之单金属MOFs具有更加多元的催化活性位点和吸附位点,因此吸附选择性、选择催化性以及结构稳定性等均得到了提升。 本文就如何制备性能优异的双金属MOFs材料,以及这种材料的结构特点、性能提升和应用前景展开了概述。