成果简介
最近，石墨烯海绵与金属有机框架（MOFs）等三维材料作为储能装置的电极受到了很多关注。石墨烯海绵和MOFs的多孔骨架结构都有利于电解质和金属离子在MOFs中的传输，增加了活性表面积。本文，阿塔图尔克大学Kader Dağcı Kıranşan等研究人员在《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“Design and synthesis of a MnCo-MOF modified flexible 3D graphene sponge electrode for an asymmetric supercapacitor with high power and energy density”的论文，研究通过将三维柔性石墨烯海绵（3DG）与MnCo-MOF纳米结构相结合，设计了一种具有高电容性能的电极。所制备的MnCo-MOF/3DG在1Ag-1时表现出4086Fg-1的电容性能，并在10 000次循环后保持其初始电容值的83%。此外，使用MnCo-MOF/3DG作为正极，3DG作为负极，成功开发了一个具有高能量密度的不对称超级电容器。
这种具有稳定的EDLC行为的MnCo-MOF/3DG//3DG电路在1Ag-1时显示出2383Fg-1的高比电容，并且具有出色的循环耐久性，即使在10 000次循环后仍能保持92%的比电容。所设计的柔性不对称超级电容器电路表现出显著的电化学性能，能量密度高达198.5Wh kg-1，功率密度为5823W kg-1，并具有良好的机械灵活性和循环稳定性。MnCo-MOF修饰的柔性三维石墨烯海绵电极的高效制造，具有显著的性能，将为柔性电子的潜在应用开辟一条新途径。
图文导读
图1、MnCo-MOF的合成示意图（a）和MnCo-MOF/3DG的制备（b）。
图2、轻量级（a）和柔性（b）MnCo-MOF/3DG的照片。
图3. MnCo-MOF/3DG的XPS光谱
图4、MnCo-MOF/3DG的电容性能
图5、(a) MnCo-MOF/3DG和3DG在负电位区的CV曲线以及MnCo-MOF/3DG在正电位区的CV曲线。(b) MnCo-MOF/3DG//3DG电路在不同扫描速率下的CV曲线 (c) MnCo-MOF/3DG//3DG在不同电流密度下的GCD曲线。(d) MnCo-MOF/3DG//3DG的比电容与电流密度的关系。
图6、（a）和（b）MnCo-MOF/3DG//3DG在180°、120°、90°、45°和15°弯曲的CV曲线。(b) MnCo-MOF/3DG//3DG的Ragone图。MnCo-MOF/3DG//3DG（c）在1,3,5,10分钟后（d）的绿色LED照明的照片。
小结
在这项研究中，MnCo-MOF/3DG是通过将水热法合成的MnCo-MOF加入到通过简单的发泡-干燥技术制备的3DG中而制备的。通过XRD、XPS、拉曼和FESEM对MnCo-MOF/3DG的结构和形貌特性进行了表征。在1.0M的H2SO4溶液中检测了MnCo-MOF/3DG的EDLC型电容性能，该材料在1A g-1时显示出4086 F g-1的比电容，并且在10 000次循环后可以保持初始比电容值的83%。所设计的MnCo-MOF/3DG//3DG ASC在-100-500 mV电位窗口中，在1 A g-1时显示出2383 F g-1的比电容，并且在10 000次循环后，它能保持其初始电容值的92%。在电池型性能方面，MnCo-MOF/3DG//3DG表现出198.5 W h kg-1的能量密度和5.8 kW kg-1的功率密度，并能点亮2.8 V的绿色LED达10分钟。此外，MnCo-MOF/3DG//3DG拥有灵活的三维结构，可以被认为是下一代柔性SC电路设计的重要候选者，因为它具有高功率和能量密度，并表现出高电容和循环性能。
文献：https://doi.org/10.1039/D3TC00970J
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
