热解Ni/Co-ZIF-8制备碳纳米管桥连多孔碳及其在超级电容器中的应用

作     者：刘学安 汤丽怡 覃健 唐大江 童张法 曲慧颖 LIU Xue’an;TANG Liyi;QIN Jian;TANG Dajiang;TONG Zhangfa;QU Huiying

作者机构：广西大学化学化工学院广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室广西南宁530004 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2022年第73卷第7期

页      面：3287-3297页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52002087) 广西自然科学基金项目(2020GXNSFBA297002) 广西科技计划项目(桂科AD20238064) 广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室主任基金项目(2021Z016)。 

主　　题：金属-有机骨架 超级电容器 多孔碳 碳纳米管 核-壳结构 

摘      要：金属-有机骨架(MOFs)衍生碳材料具有丰富的孔道结构和超高的比表面积,在超级电容器等储能领域展现出巨大潜力。以环保型ZnO纳米球为模板,通过水热法制备核壳结构ZnO@Ni/Co-ZIF-8前体。将其在四种温度(700、800、900、950℃)下热解,获得不同形貌的Ni、Co及N掺杂的MOFs衍生碳材料Ni/Co-CN,并探究了煅烧温度对其储能性能的影响。结果表明,随着煅烧温度升高,Ni/Co-CN逐渐由多孔碳变为碳纳米管桥连多孔碳结构。当热解温度为900℃时,Ni/Co-CN-900的比电容最大。在1 mol/L的KOH电解液中对其进行循环伏安测试,曲线对称性良好,表明其具有优异的电化学可逆性。通过计算该过程电荷存储的电容贡献和扩散贡献占比可知,Ni/Co-CN的储能主要来自多孔碳的双电层吸附,少量来自N掺杂导致的法拉第反应。在0.5 A/g的电流密度下,Ni/Co-CN-900的比电容高达273.5 F/g。在10.0 A/g的电流密度下进行5000次恒流充放电后,其比电容保持率高达93.8%,展现出良好的电化学性能。