MOF（metal-organic framework）,是最近几年才引起广泛关注的多孔材料,MOF中的M指的是金属离子,O指的是有机配体。不同结构的MOF可通过金属离子和有机物的随机组合而成。MOF近几年来被应用在很多领域,就我们目前所熟知的为了便于储存和运输,将混合气体分离开与存储起来;或者将MOF用于催化剂载体;甚至将MOF用作低成本的传感器等领域。这些广泛的应用都得益于MOF的孔隙率高（例如高孔隙率超强吸水MOF）和比表面积大（MOF总面积与质量之比）,结构种类繁多（MOF、ZIF、DUT）等特点。尤其是近几年来,MOF作为电极材料引起了广泛关注。本课题先用水热法成功制备出蜂窝状的Ni-MOF,其次探索了浓度对Ni-MOF衍生物氢氧化镍的影响。最后通过将石墨烯与Ni-MOF衍生物NiO的结合,探索出温度和石墨烯含量这两个不同变量对材料电化学性能的影响。1、水热法制备Ni-MOF及其衍生物氢氧化镍的制备与研究本课题首先采用水热法,选择六水合硝酸镍和对苯二甲酸为反应物,其浓度配比经过前期的实验,最终选择为摩尔比例为4:1。溶剂根据反应要求选N,N-二甲基甲酰胺,成功合成出球状Ni-MOF。在此基础上,以Ni-MOF为前驱体,将Ni-MOF与不同浓度的KOH反应（2 M、6 M、8 M）,成功制备蜂窝状的Ni（OH）2。综合分析了KOH浓度对产物的形貌结构和电化学性能的影响,揭示了由Ni-MOF转化为Ni（OH）2的生长机理,并提出了形貌从侧面影响材料性能的机理。实验结果显示,不同浓度的KOH对Ni-MOF电极材料的形貌有着显著影响。当KOH的浓度为2 M时,球形颗粒的形态即发生很大变化,纳米片聚集在一起,在球形颗粒的表面上获得了多通道的蜂窝状结构,这意味着从Ni-MOF到Ni（OH）2的转化可以使样品获得更高的比表面积。当KOH的浓度增加到6 M和8 M时,每单位面积的纳米片的体积分数相应地增加,导致纳米片之间的通道尺寸大大减小。也就是说,KOH浓度的增加促进了纳米片的生长,并使球形颗粒变得更致密。Ni（OH）2的形态进一步影响电极材料的电化学性能,蜂窝状的6 M-Ni（OH）2具有非常高的比电容(当扫速为5 m V·s-1时,比电容大小为1550 F·g-1。当电流密度为1 A·g-1时,比电容大小值可根据公式计算出约为1865F·g-1。10 A·g-1时比电容值虽然减小,但仍然保留了其在当电流密度为1 A·g-1时,新的比电容值为原始比电容值的59.46%。固定CV测试的扫描速率大小为50 m V·s-1,蜂窝状的6 M-Ni（OH）2在20,000次的循环稳定性测试下,比电容值仍可达到其初始值的172%。2、Ni-MOF衍生NiO/rGO电极材料的制备与研究在前基础上,本课题采用水热法成功地将rGO引入Ni-MOF,然后通过在300°C,400°C和450°C等三个不同温度下煅烧样品,最终将GO纳米片上生长的Ni-MOF转化为rGO上生长的Ni-MOF衍生NiO。除此之外,详细研究了石墨烯对MOF衍生NiO电化学性能的影响。同时,该实验改变了样品的煅烧温度,旨在探索煅烧温度可能对样品的电化学性能可能会产生的影响,根据300°C,400°C和450°C不同温度下的测试结果数据,最终推断出300°C可作为Ni-MOF衍生NiO的最合适的煅烧温度。电化学结果表明300°C煅烧下Ni-MOF衍生NiO/rGO表现出出色的电化学性能。对于三电极测试系统,在300°C下进行煅烧的Ni-MOF衍生NiO/rGO该复合材料的电化学性能性能优势性强,从恒流充放电的数据变化情况来看,当电流密度为1 A·g-1时,样品的比电容大小为435.25 F·g-1,当进一步增加电流密度从1 A·g-1增加至8 A·g-1时,比电容值虽然减小,但是仍然占据起始比电容(即就是电流密度选择为1 A·g-1)时电容值的68.00%。在50 m V·s-1的扫速下经过25,000次循环后,其比电容与初始值相比增加了49.34%。随着煅烧温度的升高,比电容呈现下降趋势(400°C:1 A·g-1时为171.50 F·g-1。450°C:1 A·g-1时为116.00 F·g-1)这是由NiO纳米片团聚使得比表面积减少所致。同时,rGO的引入对所制备产物的电化学性能产生了正面的促进作用。当煅烧温度被设置为300°C时,1 A·g-1下300°C煅烧后样品的比电容增加了40.40%。在8 A·g-1下比电容增加47.30%)。另外,组装好的超级电容器（以300°C煅烧后的Ni-MOF衍生NiO/rGO为正极,同时以活性炭为负极）的电化学性能也得到了明显的提高,测试结果显示,当功率密度大小为400 W·kg-1时,能量密度值可达到76.96 Wh·kg-1。根据以上分析,最终可得出MOF衍生的NiO/rGO复合材料可被选为合适的电极材料。