MOF/石墨烯复合材料的组装及在超级电容器中的应用(6)
图1.3 MOF的结构图
作为超分子化学的一个分支，它集合了有机聚合物和配位化合物两者的特点，既不同于一般的有机聚合物，也不同于硅氧类的无机聚合物。配位聚合物晶体材料的设计合成、结构及性能研究是近年来十分活跃的研究领域之一，它跨越了无机化学、配位化学、有机化学、物理化学、超分子化学、材料化学、晶体工程学和拓扑学等多个学科领域，它的研究对于发展合成化学、结构化学和材料化学的基本概念及基础理论具有重要的学术意义，同时对于发展新型高性能的功能材料具有重要的应用价值。配位聚合物与传统分子筛和类分子筛材料相比，尽管配位聚合物真正发展不过几十年的历史，但是由于其具有性质独特、结构多样化、不寻常的光电磁效应、众多的可供使用的金属离子等特点，引起了研究者的广泛兴趣，并且在非线性光学、磁性、超导、催化、吸附、分离、主客体化学及生物制药等诸多方面显示了潜在的应用前景。
1.3.2 MOF的制备
MOF的合成方法与有机物的聚合反应基本相同。据文献报道，合成方法有（水热法，分层扩散热法、搅拌合成法）。但用的最多的，还是水热法。水热法就是，在密闭的条件下，通过高温高压使得反应物发生反应，培养晶体的一种方法。到目前为止，水热法已经不仅仅局限在以水为溶剂，如下案例。
合成金属有机骨架化合物MOF-5，先是将一定量的硝酸锌和对苯二甲酸先后加入到 N， N′-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，然后搅拌至完全溶解后，再转移到密封水热反应釜中，于 100 ℃下反应 24 h，将所得的晶体用纯 DMF 反复进行洗涤，最后放置在 100 ℃干燥箱内真空干燥，密封保存待用。
合成金属有机骨架化合物Fe-MOF，就是用带有氯化铁、对苯二甲酸、超声波溶解于N’N-二甲基甲酰胺（DMF）中，然后再转移到反应釜中密封，升温至150℃反应15小时，所得到的的晶体就是MOF。具体参数见实验内容的“Fe-MOF的合成”。
1.3.3 MOF作为超级电容器材料的研究进展
多孔的 MOF，具有纳米孔穴及连续孔道，孔壁由有机分子链构成，加入碳源或者直接热解 MOF 都可以作为超级电容器电极碳材料。
2008 年 Liu 等首次报道通过气相沉淀的方法将糠醇引入到 MOF-5 中，再在不同温度下炭化来制备纳米多孔碳材料，并将它作为超级电容器电极材料。该碳材料具有高的比表面积和优异的电化学性能，在 1mol L-1H2SO4 电解液中它的比电容高达 258F/g-1。该课题组还研究了以 ZIF-8 为模板，糠醇为碳源制备纳米多孔碳材料，该材料在 1mol L-1H2SO4 电解液中，扫描速度为 250mA/g时，它的比电容约为 200 F/g。
Hu 等研究了直接裂解 MOF-5 及以 MOF-5 为模板引入酚醛树脂、四氯化碳和乙二胺等碳源制备的多孔碳材料，探讨了不同合成方法对所制备的多孔碳孔结构的影响，发现引入乙二胺作为碳源得到的多孔碳在 6 mol L-1KOH 水系电解液中的比电容最高，达到 271 F/g。
Watcharop Chaikittisilp 等研究了直接热解 ZIF-8来制备纳米多孔碳材料。900 ℃炭化时得到的碳材料的 BET 表面积为 1075㎡/g，在 0.5 mol L-1H2SO4 电解液中它的比电容为 128 F/g，250 个循环过后，它的容量几乎没有损失。
Yuan 等采用直接煅烧添加了丙三醇的金属有机配位聚合物来制备具有双峰孔径的蠕虫状介孔炭。它的比表面积可以达到 2857㎡/g；在 6 mol L-1 KOH 电解液中，当电流密度为 50mA/g时，其单电极比电容高达344 F/g 。
Deng 等研究了用金属有机络合聚合物(MOCP)为模板，间苯二酚和甲醛为前躯体，Na2CO3 为催化剂制备了一种片状中空结构的新型层次多孔碳材料，它的比表面积高达 2368㎡/g，在 6 mol L-1KOH 电解液中，电流密度为 0.01 A /g时，它的比电容最大可达 234 F/g。
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