金屬-有機(jī)框架衍生的中空碳材料及其在電化學(xué)能源存儲(chǔ)與氧還原領(lǐng)域中的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：碳材料 空腔 電化學(xué)
摘要：金屬-有機(jī)框架材料(metal-organicframeworks,MOFs)是一類由金屬離子或金屬團(tuán)簇與有機(jī)配體通過配位鍵連接形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔配位聚合物。這類材料通常具有孔道規(guī)整、比表面積大、孔隙率高、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)及孔壁易修飾等特點(diǎn),諸多的優(yōu)點(diǎn)使得MOFs的研究從配位化學(xué)跨越到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,成為當(dāng)前多學(xué)科交叉前沿?zé)狳c(diǎn)之一。近來的研究發(fā)現(xiàn),以MOFs為前驅(qū)體碳化后制得的碳材料可保留MOFs的大比表面積和多孔結(jié)構(gòu),同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)均勻的雜原子(如N、P、S、B等)摻雜,而且通過選擇合適的MOFs前驅(qū)體可調(diào)控產(chǎn)物的組成和形貌尺寸,這些顯著的結(jié)構(gòu)特征使其具備了成為高性能功能性材料的潛力。最近,以MOFs為模板或前驅(qū)體制備的中空碳材料引起了人們的廣泛關(guān)注,這主要是因?yàn)橹锌战Y(jié)構(gòu)可有效緩解材料在電化學(xué)過程中產(chǎn)生的體積變化及受到的沖擊,而且中空結(jié)構(gòu)可暴露出更多的活性位點(diǎn),具有快速的傳質(zhì)過程,使得材料發(fā)揮出最優(yōu)性能,故而此類材料可被用在二次電池、電容器、電催化等多種電化學(xué)器件和多個(gè)領(lǐng)域中?；诖?本文綜述了MOFs衍生的中空碳材料在儲(chǔ)能器件及電催化領(lǐng)域的研究進(jìn)展,主要包括鋰離子電池、鋰硫/硒電池、鈉離子電池、超級(jí)電容器、電催化氧還原等領(lǐng)域,并對(duì)這類材料當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)及未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了闡述。
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