金屬有機骨架化合物（MOFs）是一種具有網狀結構的多孔材料,具有豐富的氧化還原活性位點,這些特性決定它具有極大的理論電化學容量。但是MOFs自身導電性、穩(wěn)定性差制約了它在儲能領域的應用。本文在獲得穩(wěn)定的MOFs材料（NiBTC）的基礎上,采用復合導電聚合物的方式來改善MOFs的導電性,從而為MOFs應用于電化學儲能材料提供實驗和理論參考。主要研究工作如下:（1）通過水熱法可控制備Ni-BTC材料,研究了水熱反應時間等工藝參數(shù)對制備的Ni-BTC性能的影響。研究結果表明,隨水熱時間的增加,獲得的Ni-BTC的比容量在18 h最大。掃描電鏡（SEM）、吸附等溫（BET）表征結果表明,水熱反應過程中,首先生成大量的Ni-BTC顆粒,然后隨著水熱時間繼續(xù)增加,Ni-BTC主體結構會發(fā)生坍塌。電化學研究表明,水熱18 h制備的Ni-BTC比容量為677.59F/g（1A/g）,庫倫效率為82%。進一步研究發(fā)現(xiàn),環(huán)境濕度對Ni-BTC的電化學穩(wěn)定性有一定影響,EDS、XRD測試表明水分子吸附于Ni-BTC的表面,造成材料比表面積下降,容量降低到410 F/g（1 A/g）,倍率性能及庫倫效率均有一... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

MOFs材料結構示意圖[16]

第一章緒論31.3導電聚合物簡介導電聚合物是一類具有導電性的高分子材料，它常常被用作超級電容器的電極材料。與活性炭和過渡金屬氧化物相比，它具有充放電時間短、環(huán)境友好等優(yōu)點。導電聚合物的高導電性來源于它的電化學或者化學摻雜，這是由于導電聚合物具有共軛π鍵，可通過“摻雜”引入的一對陰離子（p型摻雜）或者陽離子（n型摻雜）來使其具有半導體或者導體特性。另外，導電聚合物的可塑性比較強，密度也比較小，因此導電聚合物在柔性超級電容器和傳感器領域得到了廣泛的研究。圖1-2導電聚合物合成示意圖[35]在電化學領域，導電聚合物主要是作為贗電容的電極材料，其通過π共軛聚合鏈上的快速摻雜與脫摻雜來產生法拉第電容。根據(jù)導電聚合物的分子結構，可以將導電聚合物分為復合型導電聚合物和本征型導電聚合物，本征型導電聚合物是聚合物本身經過化學摻雜或者電化學摻雜具有導電性，而復合型導電聚合物是將聚合物與導電性物質進行復合后才具有導電性。根據(jù)其導電機理的不同又可分為：電子導電聚合物和離子導電聚合物[17-19]，電子導電聚合物的載流子是自由電子或者空穴，離子型導電聚合物的載流子是正負離子。其中電子導電聚合物是本征型導電聚合物中種類最多、研究最早的一類導電材料，而超級電容器使用的導電聚合物大多數(shù)都屬于這一種,其中包括聚吡咯，聚噻吩和聚苯胺。因此我們這里重點介紹本征型電子導電聚合物材料的制備方法。電子導電聚合物的合成關鍵點在于形成共軛結構，導電聚合物的制備方法包括化學聚合和電化學聚合兩大類，化學聚合方法分為直接法和間接法[20]。如圖1-2所示，直接法是利用氧化劑直接引發(fā)單體聚合，生成導電高分子，同時進行共軛鏈上的摻雜。直接法的優(yōu)點是工藝簡單，條件可控，缺點則是需要特定

第一章緒論7料是金屬有機框架材料Ni-BTC和導電聚合物PEDOT。PEDOT具有導電性好，化學穩(wěn)定性強的優(yōu)點。因此，若將Ni-BTC與PEDOT復合，最后得到的復合材料可能同時具有它們兩者的優(yōu)點。將這種復合材料作為超級電容器電極材料，會增加超級電容器的儲能密度。圖1-3雙電層電容器工作原理圖[45]1.5.2本文主要研究內容本論文實驗內容主要包含以下幾個方面：（1）通過水熱法制備了MOFs電極材料Ni-BTC，對Ni-BTC的形貌，結構和電化學性能進行表征。控制水熱時間，做一組梯度實驗，將不同水熱時間生成的Ni-BTC做對比研究，探究水熱時間對Ni-BTC電化學性能的影響。然后將Ni-BTC放置一段時間后，測量它的電化學性能，探究它的電化學穩(wěn)定性。最后組裝柔性超級電容器。（2）對Ni-BTC進行改性，具體步驟是在Ni-BTC的制備過程中，加入疏水性材料，測試分析疏水性材料對它性能的影響。重點在于疏水性材料是否可以使Ni-BTC避免被水分子吸附，增強Ni-BTC的電化學穩(wěn)定性。最后將改性后的Ni-BTC作活性材料，制備了柔性超級電容器。（3）利用液相復合的方法復合制備了Ni-BTC/PEDOT復合材料，對復合材料的微觀形貌，分子組成進行了表征，最后研究了復合比例等工藝參數(shù)對其電化學性能的影響。最后將復合材料作為電極活性材料，制備了柔性超級電容器。


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