【摘 要】
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超级电容器（supercapacitor,SCs）,作为一种新型储能装置,在电极/电解质界面上,利用双电层原理或利用法拉第赝电容原理储能,亦或两者共同作用。而超级电容器的核心是电极材料。所以研究者亟需探索具有高功率密度,环保无污染等特性的高性能电极材料。作为一种理想的高效电极材料,配位聚合物（coordination polymers,CPs）包含一维、二维、三维的独特空间结构。利用无机或金属阳离
【基金项目】
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浙江省自然科学基金（LY20E020005）； 国家自然科学基金（51572272,21971131）； 宁波市自然科学基金（2019A610003）；
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超级电容器（supercapacitor,SCs）,作为一种新型储能装置,在电极/电解质界面上,利用双电层原理或利用法拉第赝电容原理储能,亦或两者共同作用。而超级电容器的核心是电极材料。所以研究者亟需探索具有高功率密度,环保无污染等特性的高性能电极材料。作为一种理想的高效电极材料,配位聚合物（coordination polymers,CPs）包含一维、二维、三维的独特空间结构。利用无机或金属阳离子中心与有机配体借助分子组装与晶体工程的手段进行配位。在此基础上,配位聚合物导向的金属氧化物/硫化物,由于独特的物理化学性质被选中并用作超级电容器电极材料。其中,电容的产生利用了发生在电极表面的氧化/还原反应。此外,硫元素增加了材料表面的湿润性,从而使电解质溶液渗透的速度加快,促进离子传输。金属氧化物/硫化物作为电极材料时,通常具有比碳材料更高的比电容,但是需要花费的成本也更高。所以要继续研究合成价格低廉但是导电性、比电容、稳定性更优良的电极材料。在本文中,设计了配位聚合物导向的金属氧化物/硫化物作为电极材料,并进行了超级电容器的性能研究。具体的内容如下所示:（1）将Co2+和次氮基三乙酸（NTA）通过水热反应配位合成光滑的一维纳米棒前体Co-NTA。再进行高温煅烧,转变成具有多孔结构的金属氧化物中间体Co3O4纳米棒。之后的硫化,获得具有富氧空位一维多孔硫掺杂四氧化三钴（S-doped Co3O4）纳米棒。对该电极材料进行电化学测试,性能结果如下:在0.5 A g-1时S-doped Co3O4的比电容为319.3 C g-1,且在10 A g-1时具有83.3%的倍率性能,还具有良好的循环寿命（5000次后保持82.73%）。不仅如此,非对称超级电容器（S-doped Co3O4//AC-HSC）也具有高能量密度和高的电化学耐久性。（2）在柔性廉价的三聚氰胺泡沫（MF）上进行冰浴反应,覆盖聚苯胺层（PANI）以增加导电性。再将Co2+和2-甲基咪唑（2-Hmim）通过配位反应在室温下将Co-ZIF-L-NSA原位生长在前驱体PANI/MF上。进一步的经典的硫化反应在上一步反应生成的树叶状纳米片阵列中加入了硫元素。后续的电化学测试显示:Co Sx-NSA/PANI/MF在1 A g-1电流密度下的比电容为634.0 C g-1,作为对照组的Co Sx-NSA/MF,在相同电流密度下的比电容低得多,为190.2 C g-1,表明聚苯胺使材料电化学性能得到提高。此后,组装的非对称超级电容器兼具了高比电容和能量密度。综上所述,金属离子和有机配体自组装的配位聚合物作为前驱体/模版导向,制备出了不同形貌的钴基氧化物/硫化物。作为超级电容器的核心,这些电极材料发挥功效并提升了电化学性能。
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