用于水锌电容的硝酸处理N掺杂碳材料的制备及其电化学性能

为了满足现代电子设备对储能装置快速充放电和长周期循环稳定性的需要,亟需开发新型的电化学储能装置,水系锌离子混合电容器(ZIHC)因其固有优势被认为是一种极具发展潜力的储能设备。为此,研制了一种由金属有机框架(MOF)衍生的N掺杂碳(N-C)材料作为ZIHC的高性能正极,并对其进行硝酸活化(N-C-HNO_(3))改性。实验结果表明,在0.2~1.8 V的电压窗口内,N-C-HNO_(3)在0.2 A·g^(-1)的电流密度下具有117.78 mA·h·g^(-1)的质量比容量,即使电流密度增大到10 A·g^(-1),质量比容量仍有52.78 mA·h·g^(-1)。20 000次充放电循环之后比电容保持率为103.83%。同时结合非原位表征技术揭示了ZIHC的Zn^(2+)、H^(+)和SO_(4)^(2-)的共吸附储能机制。基于硝酸对N掺杂碳材料进行处理,可以改善碳材料的电化学性质,能够显著提升ZIHC正极的电化学性能。

水系锌离子电池性能优化的研究进展

金属Zn是制备水系可充电电池的理想材料,同时,水系锌离子电池在大规模储能领域具有巨大的发展潜力。但金属Zn作为电极材料还存在不可控的锌枝晶生长和副反应发生等问题,限制了锌离子电池的库仑效率,严重阻碍了锌基电池的实用化。鉴于此,本文阐述了近年来对水系锌离子电池性能优化策略的研究成果,并从人工保护层、引入添加剂、金属有机骨架(MOF)基作主体、沉积法、隔膜改性等方面对锌离子电池性能优化策略的研究进行分类总结,以期为广大研究者提供相关方面的理论指导。

锌基MOFs材料在肿瘤治疗领域的应用进展

金属-有机框架(MOFs)是由含氧或氮的有机配体与过渡金属通过自组装连接而形成的具有周期性网状结构的晶体材料。该类材料因具有尺寸结构可调、高孔隙率、比表面积大、低晶体密度等一系列优点,而受到多个学科研究人员的重视。其中,锌(Zn)基MOFs材料因其优越的生物相容性和易功能化修饰等特点,受到了广泛的关注。文章主要从药物递送和协同抗癌等方面总结了Zn基MOFs材料的生物应用.

多孔钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

以Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O为原料,金属有机骨架材料MOF-5为模板剂和碳锌的原料来源,制备了前驱体,随后通过高温煅烧法合成了多孔钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物。应用X射线衍射、扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附测试等手段对样品的微观结构和表面形貌进行研究,发现钴-镍-锌氧化物/碳复合物有多孔结构,比表面积高达155 m2/g。采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等方法研究了样品的电化学性能。结果表明,在1A/g的电流密度下,钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物的比容量为804 F/g,远高于钴-镍氧化物的比容量(180 F/g),且1000次循环后其比容量仍保持94.4%;在高电流密度10A/g下,比容量保持率为90%。

基于锌-MOF衍生自掺杂氮多孔炭在超级电容器中的研究

通过简单的水热法工艺制备锌-MOF并调节炭化温度得到自掺杂氮多孔炭ZBTC-T,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附曲线、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对自掺杂氮多孔ZBTC-T的结构进行了表征,说明了微观结构和宏观性能之间的关系。自掺杂氮多孔炭ZBTC-T结合了金属和炭的优势以及保留锌-MOF中的氮原子从而展现出优异的电化学性能,自掺杂氮多孔炭ZBTC-850具有7.98%的高含氮量和735.42 cm;/g的比表面积,在电流密度为1.0 A/g,具有212.9 F/g的优异比电容,经过5000次充放电循环中保持其原始值85.04%,突出良好的倍率性能优势并在高性能方面表现出广阔的应用前景。

碳布负载ZIF-8衍生多孔碳的储能性能

为抑制多硫化物穿梭效应,通过在棉布上原位生长金属有机框架材料(MOF)2-甲基咪唑锌(ZIF-8)并热处理,制备锂硫电池正极中间层材料碳布负载ZIF-8衍生多孔碳(ZIF-C@CC)。采用XRD、SEM、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等,对材料的组成、结构、表面形貌及电化学性能进行分析。结果证实了ZIF-8前驱体的形成,且ZIF-8衍生碳以正多面体结构致密包覆在碳布表面。该材料具有较好的循环稳定性及倍率性能,以0.2 C在1.7~2.8 V循环50次,放电比容量为710.3 mAh/g;在5.0 C下的放电比容量可达407.2 mAh/g。ZIF-C@CC材料性能的提升,可归因于ZIF衍生多孔碳骨架为多硫化物提供了更多活性吸附位点。

基于Pd@ZnCo-MOF衍生物的免疫传感器制备及电化学性能

采用溶剂热法合成了不同含量Pd纳米颗粒修饰锌钴金属有机框架(Pd@ZnCo-MOF)衍生物中空微笼结构,利用扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行了表征。同时,制备了基于Pd@ZnCo-MOF复合结构的电化学免疫传感器,并用于前列腺特异性抗原的性能检测。通过循环伏安法(CV)、电化学阻抗(EIS)谱以及差分脉冲伏安法(DPV)对其电化学性能进行了测试。实验结果表明:基于0.8 mL氯化钯负载ZnCo-MOF衍生物(Pd_(0.8)@ZnCo-MOF)的无标记型电化学免疫传感器,对前列腺特异性抗原的线性检测范围为0.05~100 ng/mL,最低检测限为0.035 ng/mL,且具有较好的重现性。

一种锌金属有机骨架材料对Hg^(2+)检测的应用研究

以2,5-呋喃二甲酸(H_2FDC)和六水合硝酸锌为原料,N,N-二甲基甲酰胺和水为混合溶剂合成了一种锌金属有机骨架材料{[Zn(FDC)]·H_2O}n(Zn-MOF)。该材料在350 nm激发波长下,于470 nm处有最强的荧光发射峰。考察了食品中常见15种不同金属离子对该材料荧光强度的影响,发现Hg^(2+)能选择性地使该材料产生荧光猝灭现象。此外,还探讨了Hg^(2+)的浓度、浸泡时间的影响。结果表明,该锌金属有机骨架材料对Hg^(2+)具有高度的选择性传感功能,这一特性可以应用于食物中Hg^(2+)残留的检测,以该Zn-MOF材料作为荧光探针用荧光光谱法可以高效检测Hg^(2+)。

一种锌金属有机骨架(Zn-MOF)材料的荧光光谱法在食品Fe^(3+)检测中的应用

以2,5-呋喃二甲酸和六水硝酸锌为原料,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂合成一种锌金属有机骨架材料[(Me_2NH_2)_2Zn_3(fdc)_4]_n·DMA(Zn-MOF)。用荧光光谱法对该材料的荧光特性进行研究,发现该材料在波长379 nm和398 nm处有很强的荧光发射峰。考察食品中可能存在的16种不同金属离子对该材料荧光强度的影响,研究表明,Fe^(3+)能选择性地令该材料产生荧光淬灭现象。此外,考察Fe^(3+)浓度、浸泡时间和2种混合金属离子(Fe^(3+)-M^(+/2+/3+))对荧光淬灭敏感度的影响。结果表明,锌金属有机骨架材料对Fe^(3+)具有高度选择性传感功能,可作为荧光探针应用到食品Fe^(3+)的检测中,并可以高效地检测出Fe^(3+)。

MOFs及衍生物水系锌离子电池正极材料研究进展

水系锌离子电池(aqueous Zinc-ion batteries ZIBS)是一种正在兴起的新兴储能方式,具有容量大、放电过程安全、材料环保无毒等优点被认为在能源储存装置方面具有非常好的发展前景。目前,水系锌离子电池的开发难点在于寻找合适的正极材料,而金属有机框架(mental organic frameworks MOFs)材料及其衍生物因大的孔隙率和比表面积以及高度的可调控性,正被广泛的应用于水系锌离子电池的正极材料。

金属-有机骨架（MOFs）多孔材料ZIF-8的性能研究

研究金属-有机骨架(MOFs)多孔材料ZIF-8的特性,并用其部分替代白炭黑和氧化锌用于轮胎胎面胶。结果表明:ZIF-8的骨架上含有大量金属活性位点,且大部分金属活性位点裸露在外,使其具有更高的催化性能,ZIF-8具有特殊的有机-无机骨架结构,比表面积大,易分散且对小分子吸附性更好;在轮胎胎面胶中加入ZIF-8,可以大幅度降低氧化锌和白炭黑的用量,缩短硫化时间,提高胶料的物理性能,胶料具有更高的拉伸性能且保持较低的温升。

Zn-Ni MOF/rGO复合结构的制备及其电化学性能

采用溶剂热法和电化学还原法制备了双金属锌-镍金属有机框架/还原氧化石墨烯(Zn-Ni MOF/rGO)复合结构。利用扫描电子显微镜(SEM)对Zn-Ni MOF/rGO复合结构形貌进行了表征。通过循环伏安(CV)法和计时安培滴定法对修饰在玻碳电极(GCE)上的Zn-Ni MOF/rGO/GCE传感器的性能进行了测试。实验结果表明:制备的Zn-Ni MOF/rGO/GCE传感器对亚硝酸盐的检测具有灵敏度高(0.50μA·μM^(-1)·cm^(-2),1 M=1 mol/L)、线性范围宽(1.0~2000μM)、检测限低(0.47μM)以及良好的选择性和长期稳定性等特点。因此,制备的基于Zn-Ni MOF/rGO复合结构的传感器能够实现对亚硝酸盐的高性能检测,并在实际环境检测中具有潜在的应用前景。

MOF-5衍生碳作为水系锌离子复合电容器阴极储能性能研究

采用锌金属有机配合物(MOF-5)煅烧得到的多孔碳材料作为阴极材料,以锌箔作为阳极,硫酸锌中系水溶液作为电解液构建了锌离子复合电容器。在电化学性能测试中,锌离子复合电容器表现出了优异的电化学性能,如高放电比容量(在1 A·g^-1的电流密度下放电比容量为55 mAh·g^-1),良好的倍率性能,高能量密度(46 Wh·kg^-1),优异的循环稳定性(在1 A·g^-1的电流密度下进行8000次充放电循环后,锌离子复合电容器的放电比容量保持率接近100%)。