MOFs是金属有机骨架化合物（英文名称Metal Orgaic Frameworks）的简称,是由无机金属中心（金属离子或金属簇）与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs是一种有机-无机杂化材料，也称配位聚合物，它既不同于无机多孔材料，也不同于一般的有机配合物,兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征。而且由于能控制孔的结构并且比表面积大，MOFs比其它的多孔材料有更广泛的应用前景，如吸附分离H、催化剂、磁性材料和光学材料等。此外，研究者还致力于开发它们在电化学储能(EES)中的应用。导电金属有机骨架(c-MOFs)具有良好的导电性和良好的可达表面积，在电化学储能方面具有广阔的应用前景。然而，在实际应用中处理c-MOFs存在很大的挑战。
近日，瑞典乌普萨拉大学Xu Chao团队报道了在纤维素纳米纤维(CNFs)上制备c-MOF纳米膜的方法，其中CNFs作为c-MOF纳米膜生长的基板物，通过界面作用形成纳米纤维状CNF@cMOF。所得到的复合纳米纤维CNF@c-MOF可以组装成自支撑的纳米纸，并且具有高达100 S cm−1 的高导电性、分级微孔、优良的机械性能等特点。纳米纸可作为柔性和可折叠的超级电容器的电极，电极的高导电性和分层多孔结构可促进电荷快速转移和电解质高效的传输。此外，组装的超级电容器在10000次连续充放电循环后，循环稳定性极高，电容保持率高于99%。因此，这项工作为开发基于可持续纤维素纳米纤维和MOFs的柔性储能设备提供了新策略。相关研究成果以“Cellulose Nanofiber @ Conductive Metal−Organic Frameworks for High-Performance Flexible Supercapacitors”为题目发表国际期刊ACS Nano上。
图1 合成CNF@c-MOF杂化纳米纤维的工艺原理图和形貌表征图。
图2 CNF@c-MOF纳米纸电极在3 M KCl水溶液为电解液的三电极装置中的电化学性能。
图3 CNF@Ni−HITP双层超级电容器的电化学性能。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.9b04670
