介观结构多孔配位晶体及衍生物钠、钾离子存储性质研究

发布时间：2021-07-13 00:44

　　多孔配位晶体内富含结构可调的微纳空腔,在客体分子、离子的存储与分离等领域有着重要的应用价值。通过电化学氧化还原,多孔配位晶体及其衍生物可实现钠、钾离子的可逆存储,被视为钠、钾离子电池的理想电极材料。固体离子学指出,多孔配位晶体的离子存储行为主要受分子组成、晶体结构等因素影响。然而,研究实践表明,不同尺寸、介观形貌的多孔配位晶体往往表现出多样的离子存储动力学或性能。因此,需要精确控制多孔配位晶体的介观结构,并研究介观结构多孔配位晶体的钠、钾离子存储。本论文围绕多孔配位晶体及其衍生物,尝试厘清介观结构与多孔配位晶体的钠、钾离子存储机制的关联,在此基础上开发高性能的钠、钾离子电池电极。主要内容如下:1.Ni₃[Fe（CN）₆]₂晶体介观尺寸的调控及其对钠离子存储的影响。基于对结晶动力学的调控,利用柠檬酸三钠与金属离子作用,减缓结晶速率,实现了普鲁士蓝类配位晶体尺寸的可调。我们在Ni²⁺与K₃Fe（CN）₆反应的溶液中加入了柠檬酸三钠。通过调节柠檬酸三钠的用量（2... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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（a-c）Si@HKUST-1的合成示意图以及扫描电镜图片

图 1.3（a）bis(dipyrrinato)zinc(II)纳米片合成机理示意图。bis(dipyrrinato)zinc(II)纳米片的（b）扫描电镜图片。（c）透射电镜图片。（d）原子力显微镜图片[42]。除了构筑二维限域界面以外，剥离层状多孔配位晶体也是合成二维纳米片的有效方法。Peng 等人[44]首先合成了 Zn2(bim)4晶体。Zn2(bim)4具有层状的晶体结构。之后，采用先湿磨再超声剥离的方法合成了 1.12 nm 的超薄 Zn2(bim)4纳米片。Tan 等人[45]也采用超声剥离的方法，实现了层状晶体 MnDMS 的剥离，合成了 MnDMS 纳米片（MnDMS：金属离子 Mn2+与 2,2-二甲基琥珀酸组成）。引入配位络合剂也是合成二维纳米片的有效手段。Hu 等人[46]使用柠檬酸三钠作为反应速率调控剂，合成了 10 nm 的二维 Ni[Ni(CN)4]纳米片。络合剂通过与金属离子作用实现自下而上的调控。Zhao 等人[47]使用三乙胺作为反应控制剂，合成了 NiCo-UMOFNs 纳米片（NiCo-UMOFNs：金属 Ni2+、Co2+与对苯二甲酸

有硅片、FTO（掺杂氟的 SnO2透明导电玻璃）、ITO（铟锡氧化物）等[49]。由于多孔配位晶体与基底作用力较弱，难以形成稳定的薄对基底进行前处理。Liu 等人[50]首先对 Au 基底进行羧基化处理，基底放入 Cu2+溶液中。利用羧基与 Cu2+的配位作用，将 Cu2+固定后，将基底放入配体（1,3,5-苯三羧酸）溶液中，配体与 Cu2+络合ST-1。重复此操作过程，最终得到 HKUST-1 薄膜。利用类似的方化的 FTO 作为基底，还可合成出 SURMOF 薄膜[51]。Ono 等人 修饰 ITO 模板，随后将修饰后的模板放入普鲁士蓝的悬浮液中进由于 Fe3+离子与 APTMS 有较强的络合作用，因此普鲁士蓝会优先板上，得到 10 nm 的普鲁士蓝薄膜。Hurrle 等人[53]采用溅射喷涂的后硅模板上，反复喷涂金属离子与配体，最终得到 HKUST-1 薄膜。利用 dcphOH-NDI 修饰 FTO，合成了 Zr(dcphOH-NDI)薄膜。


本文编号：3280988