在沸石咪唑酸盐框架-8与铁基金属有机框架耦合结构中实现可控的可逆氧化还原行为,用于高性能平面混合电容器

《Energy & Fuels》:Controlled Reversible Redox Behavior at Zeolitic Imidazolate Framework-8 Coupled Iron–Metal Organic Framework for High-Performance Planar Hybrid Capacitor

【字体: 时间:2025年11月25日 来源:Energy & Fuels 5.3

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  制备了超声化学法组装的ZIF-8/Fe MOFs复合电极,其高比表面积(428 m2/g)使超级电容器在1 A/g电流密度下实现290 mAh/g比容量,能量密度163 Wh/kg,功率密度991 W/kg,经10,000次循环后容量保持率95.8%。

  
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通过声化学方法制备了一种将沸石咪唑框架(ZIF-8)与铁基金属有机框架(Fe MOFs)结合的复合材料,这种复合材料在作为混合电容器时展现出优异的性能潜力。该设计的初衷是利用Fe MOFs(Fe2+/Fe3+)的伪电容特性,同时结合ZIF-8在石墨片(GS)电极上的高表面积。由此,在Fe MOFs和ZIF-8之间形成了具有介孔结构的复合材料,其表面积高达428 m2 g–1,远高于单独使用Fe MOFs或ZIF-8时的表面积。在三电极测试中,该复合材料的比容量达到了290 mAh g–1(在1 Ag-1电流密度下),远超Fe MOFs(142 mAh g–1–1)的性能。此外,还制备了一种固态平面非对称超级电容器,使用该复合材料作为正极,活性炭作为负极。该装置表现出163 Wh kg–1的高能量密度和991 W kg–1的功率密度,并且在经过10,000次充放电循环后仍保持了95.8%的原始容量,证实了其卓越的电化学性能和长期的耐用性。因此,这些研究结果凸显了在经济可行且简单的石墨电极上整合ZIF-8和Fe MOFs的协同优势,进一步展示了该复合材料在高性能储能应用中的广阔潜力。

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