CNT@Ni-MOFs的制备及其在超级电容器中的应用

何清; 牟雨航; 孟辰尧; 张宇; 刘辉; 李亮

doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202309013

武汉工程大学学报 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (3) : 258 -266. DOI: 10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202309013

CNT@Ni-MOFs的制备及其在超级电容器中的应用

何清, 牟雨航, 孟辰尧, 张宇, 刘辉, 李亮

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摘要

金属有机骨架（MOFs）材料因其具有较高的比表面积和结构功能多样性而在超级电容器中具有广阔的应用前景。通过溶剂热法制备电化学性能优异的碳纳米管@镍基金属有机骨架（CNT@Ni-MOFs）复合材料。使用X射线衍射、扫描电子显微镜及X射线光电子能谱对其成分和结构进行表征，研究结果表明：CNT@Ni-MOFs结构是由柔性CNT连接着棒状结构的Ni-MOFs形成的导电网络结构，其棒状结构的Ni-MOFs直径约0.5μm，长度为4～5μm。研究了反应时间对CNT@Ni-MOFs结构和电化学性能的影响，结果表明：当反应时间为12 h时，Ni-MOFs生长完整且均匀，Ni-MOFs颗粒数量适中且均匀负载于CNT上，同时还减少了团聚发生。CNT@Ni-MOFs复合电极具有比单独Ni-MOFs更好的比电容性能，其中CNT@Ni-MOFs12在电流密度1 A/g下的比电容达到719.8 F/g，而Ni-MOFs的比电容仅为87.1 F/g，且CNT的比电容也仅仅为43.5 F/g。此外，扫描速率为200 mV/s下，CNT@Ni-MOFs12电极材料经1 000次的线性伏安循环测试后其比电容保持率为96.8%。