金属有机框架材料在超级电容器中的应用研究进展

金属有机框架(MOFs)具有比表面积大、结构和功能可调控等优点,是理想的超级电容器电极材料。综述了近3年来国内外基于MOFs材料制备超级电容器的研究进展,包括单金属MOFs、双金属MOFs和二维MOFs,并展望了MOFs材料在超级电容器中的应用前景。     

有机金属骨架材料在电化学储能领域中的研究进展

金属有机骨架材料（MOFs）由于其高比表面积、可调孔结构以及多样的组成等引起了学者们的极大关注,尤其在电化学储能领域取得了较大的研究进展。本文综述了近几年MOFs基材料在锂硫电池、锂离子电池和超级电容器等电化学储能领域中的应用。详细介绍了MOFs及其复合材料作为锂硫电池正极载体时与活性物质的作用机理,探讨了MOFs对活性物质硫的物理封装和化学配位作用。此外,阐述了MOFs衍生碳材料因独特孔结构、较强导电性和丰富活性位点等作为电极材料时对电池性能的提升。最后对MOFs基材料在电化学储能中的研究前景作出了展望,指出MOFs基材料中杂原子比例的控制和孔道设计是未来研究的重点。     

金属有机框架(MOFs)在超级电容器中的应用与展望

随着全球环境污染问题加重,人们需要清洁高效的能源取代化石燃料,因此开发新型绿色储能装置变得越来越重要。超级电容器是介于传统电容器和电池之间的新型电容器,虽然超级电容器比起传统电容器在储能、功率密度和循环性能等方面有所提升,但在可持续的能源转换和储存系统中,探索高稳定性和高容量的新材料仍是一个充满挑战的问题。金属-有机骨架(MOFs)具有的高比表面积和可调节孔径特性,使其成为电催化候选材料并且在超级电容器领域中引起关注。通过文献研究,介绍了几种常见超级电容器如双电层电容器,赝电容和混合电容器及其近些年在超级电容器领域的MOFs分类：ZIF、IROMFs、MILs、UIOs、HKUST-1系列和其他近年发现的新型MOFs材料,最后总结了MOFs的研究进展及其优缺点,并对金属有机框架(MOFs)在超级电容器中的发展与挑战进行了讨论。     

MOFs基材料在超级电容器中的应用

金属有机骨架材料（MOFs）多样的组成与结构、高的比表面积和丰富的孔结构等优势,使其逐渐成为高性能电化学储能与转换电极材料研究的热点之一。本文主要介绍了MOFs在超级电容器中的应用研究,阐述了MOFs自身及其复合材料和衍生物（多孔碳、金属硫化物及氧化物）在超级电容器材料应用领域的研究进展,讨论了MOFs基超级电容器的结构特征及其在电化学储能领域中展现出特殊的性质和新颖的功能,提出了MOFs构筑的超级电容器在新能源储存与转换领域发挥的重要作用,最后对MOFs基超级电容器自身结构稳定性差、导电率偏低及其实际应用受限进行了分析。     

金属化合物超级电容器电极材料研究现状

超级电容器是相比于锂离子电池等传统电池更具有优势的电容技术。电极材料是超级电容器中最重要的组成部分，它决定了超级电容器的性能，故在研究时引起了学者们的高度关注。由于电极材料的不同，在储能机理上具有不同的性质与差别。金属化合物作为电极材料中理论比电容优良的材料，具有很高的研究价值。着重围绕金属氧化物、金属硫化物以及金属氢氧化物3个方面分析，对当前金属化合物作为超级电容器电极材料发展方向和相应的研究进展进行归纳，目的是对金属化合物作超级电容器电极材料方面的优劣势进行一定的认识，从而在其发展研究上提供一些参考。     

金属有机框架复合材料在超级电容器中的合成及应用研究

电极材料是超级电容器（SCs）的关键部件，金属有机框架（MOFs）作为一种多孔材料，由于其具有比表面积大、结构可控、孔径可调等优点在SCs电极材料领域得到诸多关注，而MOFs的低导电性和稳定性仍然是实际应用中的主要挑战。MOF复合材料是一类由MOFs与一种或多种不同材料组成的复合材料，它可以有效地结合MOFs和其他功能材料的优势，例如优良的导电性和独特的电化学性质等。因此，MOF复合材料可以实现高可逆容量和优良的循环性能，克服MOFs材料的缺点，在超级电容器电极材料领域具有广阔的应用前景。根据与MOFs复合的材料维度分类，可分为0D、1D、2D和3D MOFs四类复合材料，重点综述了这四类复合材料的组成及合成方法，并系统介绍了MOF复合材料的SCs应用，对其发展前景进行展望。     

纳米MOFs及其衍生物在超级电容器中的研究进展

金属有机框架（MOFs）材料因其大的比表面积、可调控的孔道结构和丰富的活性位点引起了国内外学者们的广泛关注。近年来MOFs基材料广泛应用于能量储存与转化领域,但大多数MOFs基材料的低稳定性和低导电性等缺陷限制了其实际应用。通过对MOFs基材料进行改性,如采用共轭度高的有机配体以增加MOFs材料的稳定性,或MOFs衍生物以提高其氧化还原活性位点和导电性,从而达到提高MOFs基电极材料的电化学性能。主要介绍了原始MOFs及其衍生材料如碳材料、金属氧化物、金属硫化物、金属氢氧化物和金属磷化物等在超级电容器电极材料中的最新研究进展。研究表明,多金属MOFs材料或多金属MOFs衍生物有利于提高电极材料的电化学性能,而导电MOFs材料或MOFs衍生物中的碳材料有利于提高电极材料的导电性。最后对MOFs基电极材料在电化学储能领域中的研究做出了展望,指出MOFs基材料的形貌、组分和导电性是未来研究的发展方向。     

MCMB在超级电容器中的研究进展

超级电容器作为一种新型储能器件，具有快速充放电，高功率密度，长循环寿命的优势，在混合电动汽车、机械设备、智能电网等领域具有广泛的应用，但是较低的能量密度限制了其进一步发展。电极材料是超级电容器重要的组成成分，而碳材料由于其储量丰富、结构多样、成本低廉，是目前超级电容器使用最多的电极材料。在众多碳材料中，中间相炭微球(MCMBs)作为锂离子电池常用的负极材料，在超级电容器中也具有广泛的应用。本文综述了MCMB的制备，改性方法及其在超级电容器中的应用进展。     

超级电容器电极材料研究进展

作为一种介于传统电容器和锂离子电池之间的新型环境友好型储能体系,超级电容器具有许多其它储能器件无法比拟的优异特性,可为化石能源枯竭和环境恶化等问题提供绿色解决方案。在介绍超级电容器工作原理、应用前景、发展状况及特点的基础上,概述了超级电容器电极材料,特别是碳基电极材料的研究进展。     

超级电容器用生物质衍生多孔炭材料研究进展

能源消费增加促使绿色能源开发成为趋势,同时推动能源存储系统快速发展,超级电容器以高功率密度和长循环寿命的优势得到广泛关注,其中电容炭材料逐渐成为研究热点。用来源广泛、有可再生性、价格低廉、绿色环保的生物质制备超级电容器用多孔炭材料,在开发绿色能源的同时解决了能源存储问题。多孔炭材料结构调控与性能完善是提高超级电容器性能的重要途径之一。综述了生物质衍生多孔炭材料及其在超级电容器领域的应用,按原料来源(植物、动物和微生物)及材料维度(0D、1D、2D和3D)的分类体系,多孔炭材料制备方法及技术现状。将多孔炭的制备分为炭化和活化,简述了炭化与活化机理、活化方式选择和常见活化剂特性,但生物质衍生多孔炭材料制备过程中影响因素多,且性能不及传统煤基碳材料,需进行多方面设计优化,包括选择生物质前驱体、合理使用炭化技术、调控活化过程各影响因素和选择改性过程中掺杂物等。基于在超级电容器领域的应用需求,重点探讨生物质多孔炭材料优化方式,包括孔结构调控、表面元素掺杂及与石墨烯复合形成新型炭材料等。梳理多孔炭材料用于超级电容器中时的难题与重点,通过寻找多孔炭材料在高比表面积、均匀孔隙分布和高导电性3方面的最优...     

Research on synthesis and application of metal-organic frame composites in supercapacitors

Electrode material is a key component of supercapacitors (SCs). As a porous material, metal-organic frameworks (MOFs) have attracted much attention in the field of SCs electrode materials due to their high specific surface area, controllable structure, and adjustable pore size. The low conductivity and stability of MOFs are still the main challenges in practical applications. MOF composite materials are a type of composite materials composed of MOFs and one or more different materials. They can effectively combine the advantages of MOFs with the advantages of other functional materials, such as excellent electrical conductivity and unique electrochemical properties. Therefore, MOF composite materials can achieve high reversible capacity and excellent cycle performance, overcome the shortcomings of MOFs materials, and have broad application prospects in the field of SCs electrode materials. According to the dimensional classification of the materials combined with MOFs, they can be divided into four types of composite materials: 0D, 1D, 2D, and 3D MOFs. The composition and synthesis methods of these four types of composite materials are reviewed. The application of MOF composite materials in the field of SCs is systematically introduced. Furthermore, its development prospects are prospected.     

Emerging Synthetic Methods and Applications of MOF-Based Gels in Supercapacitors,Water Treatment,Catalysis, Adsorption,and Energy Storage

Metal–organic frameworks (MOFs), which are synthesized through the self-assembly of organic ligands and inorganic metals, have drawn considerable research interest owing to their unique properties and attractive structures. Many studies on various MOF derivatives, such as MOFs and cellulose aerogels, hydrogel composite materials, and bimetallic-centered MOF materials, have provided the potential for wide application of MOFs. However, MOFs mostly exist in the form of powder particles, which are difficult to form. In addition, MOFs have problems with structural instability. MOF-based gels can overcome this problem. MOF-based gels also have significant advantages in secondary processing. In this review, synthetic methods for MOF-based gels, particularly the synergistic effect with other materials, are introduced. The applications of MOF-based hydrogels and aerogels in supercapacitors, water treatment, catalysis, adsorption, and energy storage are also discussed.     

金属有机框架材料吸附处理苯酚污水机理研究进展

工业污水的主要成分中,酚类化合物对人类和环境毒害极大,是世界公认的水体中优先控制的污染物。因此,如何高效处理酚类废水是亟待解决的难题。金属有机框架材料（MOFs）及其衍生物是一种高比表面积、活性位点可调、便于化学修饰的新型多孔纳米材料,在污水处理等多个领域展示出潜在的应用前景。本文以酚类物质的结构特点和物理化学性质为基础,综述了近几年来MOFs及其衍生材料对酚类物质的吸附方面的最新研究进展。重点介绍了π-π共轭作用、酸碱共轭作用、静电作用、氢键作用、金属配位作用以及疏水作用,并结合上述机理,剖析了MOFs及其功能化改性材料的结构和特性以及对不同酚类化合物吸附性能的影响规律。最后,对MOFs在酚类废水处理方面的前景和今后的研究重点作了展望。     

基于MOFs材料的酸性气体传感器应用研究进展

采用化学气体传感器对有害酸性气体进行实时有效的监测具有重要意义.目前的传统材料在灵敏度、选择性和稳定性等方面仍存在很大问题.金属有机框架材料(MOFs)是一种具有多孔结构的有机-无机杂化材料,具有孔隙率结构丰富、孔结构可调节和比表面积大等特点,已成为当今新功能材料研究的热点.MOFs材料的优良特性为解决上述问题提供了很好的思路和方向,在化学气体传感器的传感层上引入MOFs材料或MOFs衍生的各种纳米材料可以提高其选择性和灵敏度.主要综述了近年来基于MOFs材料的化学气体传感器对酸性气体的传感性能,并对其未来的发展进行了展望.     

基于镍材料的柔性固态超级电容器研究进展

柔性固态超级电容器在可穿戴电子设备的储能领域发挥着重要作用，电极作为关键部件，决定了储能器件的性能。镍基材料具有优越的电化学性能，作为电极材料具有广阔的应用前景。根据化学成分将镍基材料分为若干类，重点介绍了镍基/金属以及镍基/非金属材料柔性固态超级电容器的最新进展。简要总结了镍基材料面临的挑战，并对未来的发展进行了展望。     

木质素基材料在混合型超级电容器电极材料中的研究进展

木质素是一种多酚聚合物,具有丰富的芳香类官能团和含氧官能团,且在碳化后形成的多孔碳材料易于转化为石墨化碳层,从而形成局部高导电区域,是制备超级电容器的优质前体,故将木质素用于混合型超级电容器逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来木质素碳材料在混合型超级电容器电极材料中的应用,重点分析了木质素在其中的作用,将其总结为3类进行介绍,包括木质素/多孔炭（石墨烯、碳纳米管）型、木质素/金属化合物（金属氧化物、硫化物、氢氧化物）型和木质素/导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）型。此外,还介绍了木质素基混合型超级电容器在柔性超级电容器中的应用。最后,总结了木质素基材料应用在混合超级电容器中的优势和挑战。     

MOFs复合材料催化降解水中有机污染物的应用研究进展

金属有机框架材料（MOFs）具有比表面积较高、孔径尺寸可调、结构可设计和可以功能化的特点，近年来受到广泛关注，尤其是基于MOFs的复合材料在催化降解水中有机污染物的作用越来越突出，这是近年来MOFs的一个重要研究方向。本文综述了MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物领域的研究情况；介绍了MOFs及其特性；说明了MOFs复合材料的负载方式；总结了MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物方面的应用。同时，阐述了MOFs复合材料催化降解水中有机污染物的机理及其存在的问题。最后，提出未来MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物的研究方向是合成形貌多样、结晶性能好的新型高稳定性材料以及开发新的MOFs及其复合材料的制备方法。