MOFs可控碱解制备超级电容器电极材料

来源：X一MOL资讯

注：文末有研究团队简介及本文科研思路分析

近年来，金属-有机框架（MOFs）作为一种新型的多孔材料，因其超高的比表面积、丰富的孔结构以及高分散的金属中心等特点，被认为是一种理想的制备纳米氧化物材料、多孔碳材料以及复合材料的前驱体。目前，MOFs衍生材料的制备方法多局限于传统的热解策略，由于反应在高温条件下进行，过程复杂，可控性差，且对气体环境异常敏感，极易造成骨架坍塌、金属中心团聚和孔结构堵塞等现象；同时热解过程必然导致MOFs中昂贵有机配体的分解，以及有毒有害气体的排放，增加了合成过程的经济和环境成本，限制了其大规模工业化应用的可能。

图1. 碱解策略的示意图

基于上述问题，孙道峰教授与周宏才教授合作，采用碱解（碱性条件下水解）策略，以配位能力相对较强的OH-阴离子逐渐替换MOFs中有机配体阴离子，最终实现温和可控条件下的MOFs衍生纳米材料的制备。

图2. μ3-OH簇的同位素示踪示意图

实验中首次通过同位素追踪技术追踪反应过程，深度揭示了反应机理，结果表明MOFs中的μ3-OH桥连金属簇在“共型转变”过程中发挥着至关重要的作用，为MOFs衍生材料的可控碱解提供了有效指导。碱解法制备的Ni/Co-LDH-7:3样品，具有独特的微孔-介孔复合孔道结构，超高的比表面积以及Ni/Co双金属协同效应，因此具有优异的超级电容器性能，在1 A g-1电流密度下表现出1652 F g-1的比容量。同时，游离至溶液中的有机配体阴离子，可以通过酸化处理回收，用于循环生产，降低污染和生产成本。这一温和、可控以及经济性的合成策略还可以拓展到其它双金属体系，为功能性MOFs衍生物的电化学应用提供指导。

论文获得了业内专家的高度评价，审稿人认为文章中选择的碱性水解策略，可以有效的保持MOFs的原始形貌和多孔性，反应过程非常简单，并且可以回收有机配体，具有重要的科研和实践意义。这一工作的报道可以促进MOFs及其衍生材料在能源领域的应用研究。

相关论文于2019年6月发表在ACS Nano上。文章的第一作者为肖振宇博士、梅英杰硕士及袁帅博士。