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金屬-有機框架衍生的中空碳材料及其在電化學能源存儲與氧還原領域中的應用
關鍵詞：碳材料 空腔 電化學
摘要：金屬-有機框架材料(metal-organicframeworks,MOFs)是一類由金屬離子或金屬團簇與有機配體通過配位鍵連接形成的具有周期性網(wǎng)絡結構的多孔配位聚合物。這類材料通常具有孔道規(guī)整、比表面積大、孔隙率高、結構可設計及孔壁易修飾等特點,諸多的優(yōu)點使得MOFs的研究從配位化學跨越到多個學科領域,成為當前多學科交叉前沿熱點之一。近來的研究發(fā)現(xiàn),以MOFs為前驅體碳化后制得的碳材料可保留MOFs的大比表面積和多孔結構,同時可以實現(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前驅體可調(diào)控產(chǎn)物的組成和形貌尺寸,這些顯著的結構特征使其具備了成為高性能功能性材料的潛力。最近,以MOFs為模板或前驅體制備的中空碳材料引起了人們的廣泛關注,這主要是因為中空結構可有效緩解材料在電化學過程中產(chǎn)生的體積變化及受到的沖擊,而且中空結構可暴露出更多的活性位點,具有快速的傳質過程,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器件和多個領域中。基于此,本文綜述了MOFs衍生的中空碳材料在儲能器件及電催化領域的研究進展,主要包括鋰離子電池、鋰硫/硒電池、鈉離子電池、超級電容器、電催化氧還原等領域,并對這類材料當前面臨的挑戰(zhàn)及未來的發(fā)展趨勢進行了闡述。
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