金屬有機框架(MOF)因結(jié)構(gòu)和功能的多樣性而受到廣泛關(guān)注。MOF材料具有高比表面積且存在大量活性位點，因此可作為電化學(xué)儲能器件的電極。然而低導(dǎo)電性以及傳統(tǒng)制備電極方法導(dǎo)致的生長取向不均一的問題限制了MOF材料優(yōu)勢的發(fā)揮。通過獨特的合成方法可徹底解決MOF材料導(dǎo)電性差和取向雜亂的問題，具有重要的科學(xué)意義與巨大的潛在應(yīng)用價值。
在Communications Chemistry最近發(fā)表的研究Vertically co-oriented two dimensional metal-organic frameworks for packaging enhanced supercapacitive performance中，吉林大學(xué)鄭偉濤教授、張偉教授和鄧霆博士等以等離子體增強化學(xué)氣相沉積法制備的納米碳墻作為模板和集流體，與 MOF的前驅(qū)體結(jié)合成功地合成出了具有垂直結(jié)構(gòu)的二維MOF材料。通過第一性原理對MOF的生長機理進行了計算模擬，發(fā)現(xiàn)合成MOF的前驅(qū)體吸附在碳墻的邊緣并沿著邊緣生長，金屬離子與有機配體繼續(xù)沿著平行于碳墻的方向進行自組裝，最后形成了具有垂直結(jié)構(gòu)的MOF。
這項成果不僅解決生長了取向雜亂問題，與碳材料復(fù)合還可有效提高其導(dǎo)電性。該合成方法十分簡單、高效。課題組將制備的具有垂直結(jié)構(gòu)的二維MOF作為超級電容器的電極，在1 Ag-1的電流密度下最大比電容可達1962 Fg-1，而在32 Ag-1的大電流密度下，比電容亦可高達996 Fg-1。相比傳統(tǒng)方法制備的同種MOF材料電極，在性能上實現(xiàn)了巨大的飛躍。這種高效、簡單的合成方法也拓寬了MOF材料在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
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