纳米级镍氧化物@羧甲基纤维素@氮掺杂碳纳米管负载金属有机框架三元复合材料的合成及其对称超级电容器性能研究

为提升超级电容器电极材料的电化学性能，研究人员通过水热法成功制备了NiO@CMC@N-MWCNT/MOF-67三元复合材料。该材料在1 M KOH电解液中展现出464 F/g的高比电容（0.5 A/g）和89%的循环稳定性（7000次），对称双电极系统能量密度达13.14 Whkg?1。该研究为高性能储能器件开发提供了新思路。

　　

随着全球对清洁能源需求的激增，开发高效稳定的储能器件成为研究热点。超级电容器（Supercapacitors）因其快速充放电特性备受关注，但传统电极材料如镍氧化物（NiO）存在比电容低、循环寿命短等问题。金属有机框架（MOFs）和碳基材料的引入为解决这些问题提供了新思路。

韩国国立研究基金会支持的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表成果，通过水热法设计出NiO@CMC@N-MWCNT/MOF-67三元复合材料。研究采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学测试等技术，证实该材料具有分级多孔结构和优异导电性。在1 M KOH电解液中，三电极体系测得比电容达464 F/g（0.5 A/g），对称双电极系统能量密度为13.14 Whkg^?1，7000次循环后容量保持率89%。

材料与合成
研究通过水热反应依次制备NiO@CMC、NiO@CMC@N-MWCNT及最终复合物，以尿素为催化剂，2-甲基咪唑为MOF-67配体。

结构表征
XRD显示复合材料具有(002)、(111)等晶面特征峰；SEM观察到NiO纳米颗粒均匀负载于碳管/MOF-67表面，形成三维导电网络。

电化学性能
循环伏安（CV）曲线显示明显的氧化还原峰，证实赝电容特性。恒电流充放电（GCD）测试表明，复合材料在0.5 A/g电流密度下比电容达464 F/g，优于单一组分。

结论与意义
该研究通过纳米结构设计和组分协同效应，显著提升了电极材料的能量密度和循环稳定性。Sivalingam Ramesh等提出的三元复合策略为开发下一代高性能超级电容器提供了重要参考，尤其在便携式电子和新能源汽车领域具有应用潜力。MOFs与碳材料的复合模式也为其他储能器件设计提供了新范式。