蘇州納米所輕量化實驗室張其沖等與南洋理工大學(xué)魏磊團隊等合作在Chemical Reviews發(fā)表自支撐金屬有機框架及衍生物應(yīng)用于能源存儲與轉(zhuǎn)化的綜述論文
近期,中科院蘇州納米所輕量化實驗室張其沖與南洋理工大學(xué)魏磊等團隊合作在國際化學(xué)領(lǐng)域頂尖期刊Chemical Reviews發(fā)表題為Freestanding Metal-Organic Frameworks and Their Derivatives: An Emerging Platform for Electrochemical Energy Storage and Conversion的綜述文章,并被選為當(dāng)期封面。

金屬有機骨架(MOF)是一類相對較新的先進(jìn)多孔材料,由金屬離子/團簇和有機連接體通過配位鍵組裝而成,由于其獨特的結(jié)構(gòu)多樣性、高的比表面積、可調(diào)的孔隙率和孔結(jié)構(gòu)以及可控的化學(xué)和功能性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注。在過去的幾十年里,MOF材料在能源和材料的應(yīng)用研究是一個熱點。盡管取得了重大進(jìn)展,但這些MOF/衍生物材料主要以各種粉末形式存在,添加粘合劑將不可避免地增加內(nèi)阻,掩埋活性位點,并抑制電荷傳輸。合理的設(shè)計自支撐電極不僅可以簡化制造過程,消除額外粘合劑/添加劑產(chǎn)生的不良界面,還可以提供所需的高比表面積、豐富的活性位點和增強的電荷轉(zhuǎn)移效率。因此,自支撐結(jié)構(gòu)和MOF的組合有望產(chǎn)生許多協(xié)同效應(yīng),在電化學(xué)儲能與轉(zhuǎn)換中實現(xiàn)優(yōu)異的電化學(xué)性能。自支撐MOF/衍生物電極的開發(fā)為電化學(xué)儲能與轉(zhuǎn)換技術(shù)帶來了新的機遇。
圖1自支撐MOFs/衍生物電極的示意圖和對應(yīng)的特征
盡管現(xiàn)有的綜述包含小部分用于能源的自支撐MOFs/衍生物電極,但到目前為止,仍然缺乏關(guān)于用于電化學(xué)儲能和轉(zhuǎn)換應(yīng)用的自支撐MOFs/衍生物電極的最新發(fā)展的系統(tǒng)總結(jié)。該綜述對自支撐MOFs/衍生物電極的結(jié)構(gòu)特征和制造技術(shù)進(jìn)行了及時而全面的概述。隨后,全面總結(jié)基于自支撐MOFs/衍生物電極從電化學(xué)儲能器件到電催化裝置的最新進(jìn)展。最后,基于自支撐MOF/衍生物電極在能量存儲與轉(zhuǎn)化的當(dāng)前發(fā)展,從精準(zhǔn)合成、性能提升、深層次機理、評估標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)化制備和潛在的市場等方面對該領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)及潛在的解決方案進(jìn)行展望,為這一新興領(lǐng)域的未來發(fā)展提供指導(dǎo)。
圖2 自支撐MOFs/衍生物電極在能量存儲與轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用
南洋理工大學(xué)博士后賀冰博士是該論文的第一作者,中科院蘇州納米所張其沖項目研究員和南洋理工大學(xué)魏磊副教授等為本文的通訊作者。該論文工作獲得了中科院“率先行動”引才計劃等項目資助。
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