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超级电容器作为一种新型的能量存储装置具有高比电容、循环稳定性好等优点,而电极材料是决定超级电容器性能最主要的因素。类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)作为一种新型的多孔结构材料,具有高比表面积、结构可控、热稳定性强等优点。ZIFs高度的热稳定性和化学稳定性,可以将其作为制备多孔纳米材料优良的模板,并且应用于超级电容器材料。本文的具体研究内容如下:(1)立方体中空ZnCo2O4的制备及电化学性能研究:采用液相沉积法制备立方体的双金属锌钴类沸石咪唑骨架材料(Zn-Co-ZIF),以Zn-Co-ZIF为前驱体,探究了氧化温度对ZIFs材料物相和形貌的影响。在375℃的氧化条件下得到了立方体中空结构ZnCo2O4。经过一系列的电化学性能测试,结果表明在1 A·g-1的电流密度下,六面体中空结构的ZnCo2O4比电容可以达到338 F·g-1,在10 A·g-1的电流密度下,经过5000圈的充放电循环比容量还能保持为初始比电容的92%。(2)锌钴双金属硫化物((Zn,Co)S)制备及电化学性能研究:实验采用Zn-Co-ZIF作为前驱体,以硫代乙酰胺作为硫源,通过一步水热法制备了(Zn,Co)S纳米材料。通过优化硫化温度,在140℃硫化条件下得到的(Zn,Co)S作为超级电容器材料时,其比容量在1 A·g-1的电流密度下高达836 F·g-1,当电流密度下增大到10 A·g-1时,其比电容为545 F·g-1,通过进一步的测试,其在10A·g-1的电流密度下经过5000次的充放电循环其比电容保持率为74.8%。在制备负极材料时,先是制备立方体结构ZIF-8纳米材料,再优化碳化温度,在850℃的碳化条件下,得到多孔碳(ZPC)材料。其比电容在1 A·g-1的电流密度下达到了160.6 F·g-1,最后将该纳米多孔碳材料与之前制备的(Zn,Co)S组装成(Zn,Co)S//ZPC非对称超级电容器。在1 A·g-1的电流密度下,其能量密度可以达到28.6 Wh.kg-1,相应的功率密度为798 W·kg-1。(3)核壳多面体Co3O4/MnCo2O4.5制备及电化学性能研究:本章实验用液相沉积法制备正十二面体结构的ZIF-67晶体,加入Mn(NO3)2·4H2O,Mn2+的水解在ZIF-67表面生成相应的Mn-Co前驱体。通过一步氧化,得到了核壳多面体结构的Co3O4/MnCo2O4.5。得益于多壳层结构及壳层双金属氧化物的协同作用,Co3O4/MnCo2O4.5比电容达到了636 F·g-1,经过5000圈的充放电循环其容量保持率达到了86%,而由ZIF-67直接氧化得到的Co3O4在同样的测试条件下比电容仅有320 F·g-1。同时,Co3O4/MnCo2O4.5//ZPC组装成的非对称超级电容器展现出了优异的电化学性能,在1 A·g-1的电流密度下,其能量密度高达23 Wh·kg-1,相应的功率密度为796 W·kg-1。