En meget alkalisk stabil Co3O4@Co-MOF-komposit til højtydende elektrokemisk energilagring

Metal-organiske rammer (MOF'er) dannes via selvsamling af metalioner og organiske linkere. På grund af deres overlegne egenskaber, såsom deres store overfladeareal, høj porøsitet og strukturjustering, MOF'er er for nylig dukket op som en type vigtige porøse materialer og har tiltrukket sig intens interesse på mange områder, såsom gaslagring og separation, katalyse, og energilagring. Alligevel, MOF'er har stadig et par svage punkter, som hæmmer udnyttelsen af ​​deres fulde potentiale i høj grad. For eksempel, de fleste MOF'er viser ringere egenskaber for elektrisk ledning og har begrænset kemisk stabilitet (i vand, især alkaliske forhold), forhindrer dem i at udvise deres bedste præstationer inden for elektrokemi. Heldigvis, hybridisering af MOF'er med en række funktionelle materialer for at generere MOF-kompositter kan integrere fordelene og afbøde manglerne ved begge modermaterialer.

Metaloxid nanomaterialer med kontrollerbar form, størrelse, krystallinitet og funktionalitet anvendes bredt på mange områder. På grund af deres høje teoretiske specifikke kapacitans, lavpris, og stor reversibilitet, de betragtes som ideelle pseudokapacitive elektrodematerialer, men de har høje overfladeenergier og er tilbøjelige til at aggregere, fører til tab af den pseudokapacitive ydeevne. Ud over, metaloxider udviser normalt kun små overfladearealer, hvilket stort set har begrænset brugen af ​​metaloxider som elektrodematerialer til elektrokemisk energilagring. Følgelig, at finde en omkostningseffektiv metode til at øge de specifikke overfladearealer af metaloxider er afgørende for at opnå høj pseudokapacitiv aktivitet.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Beijing-baserede National Science Review , forskere ved Yangzhou University i Yangzhou, Kina, præsentere en meget alkalisk stabil metaloxid@MOF-komposit, Co ₃ O ₄ nanocube@Co-MOF (Co ₃ O ₄ @Co-MOF). Medforfattere Shasha Zheng, Qing Li, Huaiguo Xue, Huan Pang, og Qiang Xu afgav en dybtgående erklæring om design og syntese af Co ₃ O ₄ @Co-MOF, den elektrokemiske test, og de gode udsigter for Co ₃ O ₄ @Co-MOF påført elektroden på den elektrokemiske kondensatorenergilagringsenhed.

The Co ₃ O ₄ @Co-MOF blev med succes syntetiseret via en hydrotermisk én-beholder reaktion under en meget alkalisk tilstand. Uden at hybridisere med Co ₃ O ₄ , Co-MOF kan give et passende rum til den elektrokemiske reaktion og interkalation/de-interkalation af K+ under energilagringsprocessen, men den alkaliske stabilitet af uberørt Co-MOF er dårlig, hvilket resulterer i kapacitans så lav som 356 F g ^-1 . Tilstedeværelsen af ​​Co ₃ O ₄ på overfladen af ​​Co-MOF forbedrer effektivt den alkaliske stabilitet, øger redox-aktive steder, fører til dramatisk forøgelse af kapacitansen til 10 ²⁰ F g ^-1 ved 0,5 Ag ^-1 . Sådan et meget alkalisk stabilt Co ₃ O ₄ @Co-MOF komposit viser betydelige fordele ved anvendelse som en elektrokemisk kondensator energilagringsenhed elektrode med hensyn til forbedret holdbarhed og kapacitans. Co ₃ O ₄ @Co-MOF-komposit viser en høj cyklusstabilitet efter 5000 cyklusser med kun 3,3 % henfald ved 5 A g ^-1 . Mere bemærkelsesværdigt, den konstruerede vandige/solid-state-enhed viste høj specifik kapacitans, vidunderlig cyklus stabilitet, og høj energitæthed. Ud over, den fremstillede solid-state fleksible enhed viste fremragende mekanisk fleksibilitet og miljøstabilitet. I betragtning af fordelene ved den lette syntetiske metode, enkel konstruktion og fremragende egenskaber, Co ₃ O ₄ @Co-MOF // AC solid-state fleksibel enhed åbner lyse udsigter inden for bærbar, fleksible og lette elektroniske applikationer.