MOF模板法合成氮掺杂碳材料用于增强电化学钠离子储存和去除

摘要

电极材料在电容去离子技术中起到决定性作用，影响着盐离子的去除和电荷储存能力。本文通过碳化MOF-5和三聚氰胺的混合物，成功制备了氮掺杂的分级多孔碳，其中三聚氰胺起着氮源和造孔剂的双重作用。通过优化碳化温度，得到的MOF-5衍生纳米多孔碳（NPC-800），其不但保持着MOF-5原始的立方体形貌、还具有大的比表面积、高氮含量和良好的润湿性。NPC-800电极在0.2 A·g^-1电流密度下具有91.8 mAh·g^-1的高比容量。在5 A·g^-1的电流密度下循环50000次，容量保持率为100%，展现出超长的循环稳定性。在500 mg·L^-1的NaCl溶液，施加恒压1.2 V,NPC-800电极具有高的脱盐容量24.17 mg·g^-1，快的脱盐速度2.8 mg·g^-1·min^-1和较稳定的再生循环能力。因此，以金属有机框架为模板合成氮掺杂的碳材料，能够有效增强钠离子的电化学储存和去除能力，有望成为电容去离子电极材料的最佳选择。

关键词

金属有机框架 / 电化学性能 / 钠离子储存 / 电容去离子 / 能源储存机制

基金资助

国家自然科学基金(22209114); 上海市教育委员会和上海市教育发展基金会晨光计划(21CGA56); 上海市自然科学基金(21ZR1445700); 上海市青年科技英才扬帆计划(21YF1430800)资助项目