基于双咪唑类Cd-MOFs前驱体的电极材料在超级电容中的潜在应用研究
发布时间：2018-04-04 18:43
本文选题：双咪唑类配体 切入点：Cd-MOFs前驱体 出处：《西北大学》2017年硕士论文
【摘要】：金属有机骨架化合物(MOFs)是一种新型功能材料,不仅由于具有高度有序结构、大的比表面积和可控孔大小等优点,且还可作前驱体制备出多孔材料,已在气体吸附、光学、磁性和超级电容器等领域受到广泛关注。本论文选用了四种结构相关的双咪唑类配体1,4-双咪唑苯(bib)、1,4-双苯并咪唑苯(bbib)、4,4'-双咪唑联苯(bibp)和4,4'-双苯并咪唑联苯(bbibp),并分别引入对苯二甲酸(p-H2bdc)和间苯二甲酸(m-H2bdc),与金属盐Cd(NO3)2·4H2O通过溶剂热合成方法成功地构筑了 9种具有新颖结构的咪唑类Cd-MOFs。考虑到镉蒸气的造孔效应,我们首次使用咪唑类Cd-MOFs作前驱体通过煅烧热解法制备出了多孔碳材料(PCs),且说明了具有不同拓扑结构的Cd-MOFs可制备出含不同多孔特性的碳材料。此外,进一步与KOH化学活化获得了具有更高的比表面积的多孔碳材料(APCs),很大地提高了能量存储,并在超级电容方面具有一定的潜在应用价值。具体研究结果如下:一、成功合成了四种含不同咪唑类配体的Cd-MOFs 1-4。结构多样性表明,双咪唑配体的骨架(包括端基和间隔基)在混配骨架自组装过程中起到了关键作用。有趣的是,我们发现了可通过控制MOF中Cd/C比例来调节PC的比表面积和电容量大小。经过所有特性表征之后,我们发现,APC-bib展示了最大的比表面积(1290m2 g-1)和总孔体积(1.37cm3 g-1)以及最大的比电容值为164F g-1(在电流密度为0.5 Ag-1下)。二、在五种不同溶剂条件下合成了五种具有不同拓扑结构的Cd-MOFs 5-9。重要的是,我们发现在不同溶剂作用下,羧酸辅助配体的配位模式和桥连模式不同,最后导致了多样的含不同孔隙率的拓扑网络结构。值得注意的是,我们发现PCs的比表面积大小是由Cd-MOFs的孔隙率所调控,其中孔隙率高度依赖于可除去的客体溶剂分子。经过所有特性表征之后,我们发现,具有最大比表面积和总孔体积的APC-dmf电极呈现出了最大的比容量为156 F g-1(电流密度为0.5 A g-1)。
[Abstract]:Organometallic matrix compound (MOFs) is a new functional material, which not only has the advantages of highly ordered structure, large specific surface area and controllable pore size, but also can be used as a precursor to prepare porous materials, which have been adsorbed in gas and optically.Magnetic and supercapacitors and other fields have received extensive attention.鏈鏂囬，
本文编号：1711223
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