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超级电容器是一种具有超高功率密度和超长循环寿命的绿色储能装置,但在实际应用中存在能量密度低的缺点。因此,研发高能量密度的电极材料成为提高超级电容器电化学性能的重要手段。近年来,具有可调节的孔径,稳定的多孔结构和超高比表面积的金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)已被广泛用作超级电容器电极材料的通用牺牲模板,尤其是一种特殊的沸石咪唑酯骨架结构材料(Zeolitic imidazolate frameworks-67,ZIF-67)。这类材料具有成本低,易制备,结构稳定且对环境友好等特点。本论文以ZIF-67为前驱体,通过简易的方法得到了一系列MOFs复合物和衍生物并将其应用到超级电容器中。通过X射线衍射仪,红外光谱仪,扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其成分和结构进行了表征,并利用三电极体系和二电极体系检测了其电化学性能。研究内容如下:(1)以Co(NO3)2·6H2O和2-甲基咪唑为原料利用沉淀法制备了形貌良好的ZIF-67,并将其作为合成多孔Co3O4的模板,再经过简单的水热方法制备出利于电解质离子和电子快速传输的异质结构NiCo LDH/Co3O4。电化学测试结果表明,当NiCo LDH与Co3O4质量比为1:50时所制备的复合物(NiCo LDH/50mg Co3O4)在1 A/g的电流密度下显示出超越单独组分以及两者混合物的比电容1393.9 F/g。而且该材料还具备优良的倍率性能与超低的阻抗特性。除此之外将其作为阳极,活性炭作为阴极组装成非对称水系超级电容器,该电容器展现出超长的循环寿命,极高的能量密度和功率密度。(2)以Ni(OH)2为基底,Co(NO3)2·6H2O和2-甲基咪唑为原料制备出结构优异的纳米ZIF-67/Ni(OH)2复合物。再通过简单的离子交换法制备出利于提高电化学性能的不同尺度结构的NiCo LDH/Ni(OH)2复合物。电化学性能测试表明,NiCo LDH/Ni(OH)2-1在1 A/g的电流密度下具有2382.9 F/g超高比电容。EIS结果表明,该材料具有很低的接触电阻和电荷转移电阻。将其组装成非对称超级电容器,该器件在电流密度为5 A/g,经过1000次充放电后,比电容损失率仅为0.6%,且在功率密度为720 W/kg时,能量密度高达42 W h/kg。(3)在合成Co-MOF的过程中,加入Zn(NO3)2·6H2O,制备出棒状的CoZn-MOF,以此为前驱体,通过热处理得到能维持棒状结构的ZnO/ZnCo2O4复合物。电化学结果表明在600℃下制备的复合物(CoZn-MOF-600)具有极高的比电容,展示出45 W h/kg的最大能量密度。