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超级电容器作为一种新型的能源存储设备,具有充放电速度快和功率密度高等多方面的优点而备受关注。然而,实际应用中超级电容器存在能量密度低和循环寿命差的问题,严重限制了其在实际中的应用。因此,通过研发优异性能的电极材料来提高其电化学性能是十分必要的。研究者们通过制备金属有机框架及其衍生物,利用其可调的化学成分、尺寸和内部结构的特点,可以显著提高电极材料的电化学性能。基于此,本论文围绕基于金属有机框架制备具有中空结构的NiCoO电极材料。为了进一步改善其导电性,通过硫化制备了NiCoS电极材料,并对其电化学性能进行了深入研究。主要研究工作如下:(1)制备了一种化学成分和结构可调的核壳结构,这种核壳结构能够增加参加氧化还原反应时所需要的活性位点,增大电极材料的比表面积,因此,提高了电极材料的比容量,解决了金属有机框架衍生物用于超级电容器时能量密度低的问题。此外,该核壳结构在进行氧化还原的过程中能充分释放产生的应力,解决了超级电容器实际循环寿命差的问题。我们以金属有机框架ZIF-67作为模板,利用肯达尔离子交换技术,成功制备出具有双金属核壳结构的电极材料。在1 A/g的电流密度下,核壳结构NiCoO电极材料比容量可以达到42 mAh/g;而简单结构的金属有机框架衍生物Co3O4,在1 A/g的电流密度下仅为14 mAh/g。将NiCoO电极材料在1 A/g小电流密度下进行5000次循环,仍有80%的容量保持。表明核壳NiCoO电极材料具有更高的能量密度和更长循环寿命。(2)金属硫化物具有良好的导电性,基于此,我们制备了高性能的NiCoS电极材料,并对其结构和电化学性能进行了深入研究。在前面制备的基于MOF框架的NiCoO电极材料基础上,利用高温退火的手段,对纳米材料进行硫化、碳化和氮掺杂,提高其导电性和循环稳定性。实验中,以金属有机框架ZIF-67为前驱体,以Ni(NO3)2?6H2O为镍源,利用肯达尔离子交换的方法,对前躯体ZIF-67进行离子交换,以硫粉为硫源,对制备出的核壳结构有机框架进行硫化,并在Ar中进行温和退火,制备出电极活性材料NiCoS,并对其性能进行了测试,在1 A/g的电流密度下,NiCoS电极材料比容量可以达到136 mAh/g,远高于NiCoO电极材料相同电流密度下的比容量(42 mAh/g)。将NiCoS电极材料在1A/g小电流密度进行循环10000次测试,容量保持率仍有90%。说明核壳结构NiCoS作为电极材料拥有较高的比容量和循环寿命。