基于ZIFs合成的中空双金属（Zn,Co）S.PDF

Ｖｏｌ．３８ 高等 学校 化 学 学报 Ｎｏ．８ ２０１７年８月 　 　 　 　 　 　 ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＥＳＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ　 　 　 　 　 　 １３０３～１３０８ ｄｏｉ：１０．７５０３／ ｃｊｃ 　 　 基于ＺＩＦｓ合成的中空双金属（Ｚｎ，Ｃｏ）Ｓ 纳米晶及其赝电容性质研究 成　 巍，陈彩玲，于　 影，李春光，高　 路，施　 展 （吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室，化学学院，长春 １３００１２） 摘要　 通过两步法设计合成了具有中空结构的双金属硫化物（Ｚｎ，Ｃｏ）Ｓ纳米晶，并研究了其电化学性质． 首 ２＋ ２＋ 先在室温下，以水为溶剂，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，利用Ｚｎ ，Ｃｏ 与２⁃甲基咪唑的配位作用 形成了ＺＩＦ⁃Ｚｎ，Ｃｏ．然后以ＺＩＦ⁃Ｚｎ，Ｃｏ为自牺牲模板剂，加入硫代乙酰胺，在微波辐射下快速合成了具有中空 ２ 结构的（Ｚｎ，Ｃｏ）Ｓ纳米晶． 电化学测试结果表明，在电流密度为３ ｍＡ／ ｃｍ 时， （Ｚｎ，Ｃｏ）Ｓ纳米晶比电容为 ２ ４２３３ Ｆ／ ｇ，在电流密度为１０ ｍＡ／ ｃｍ 时，充放电２０００次，仍能保持５９％的初始电容． 所制备的中空纳米结 构具有较高的比表面积和较好的电化学性能，可作为超级电容器的电极材料． 关键词　 沸石咪唑酯骨架材料；双金属；空心纳米结构；硫化物；超级电容器 中图分类号　 Ｏ６１４ 　 　 　 　 文献标志码　 Ａ 由于化石燃料的快速消耗和环境污染的日益严重，急需发展新能源的转换和存储设备，尤其是高 功率的能量转换和储能设备． 超级电容器由于其迅速存储和有效提供电能的能力，在电汽设备领域具 ［１～７］ 有很大的应用潜能，激发了研究工作者极大的兴趣 ．相比于蓄电池，超级电容器具有工作能量密度 大、周期寿命长、维护费用低等优点［８～１１］ ，但却由于缺乏成本合理且性能优异的电极材料而在实际应 用中受到限制． 过渡金属硫化物，包括双金属和混合金属硫化物是一类独特的多功能材料，作为电极 材料已被广泛应用于电化学研究［１２～１７］． 与传统的单金属硫化物相比，双金属或混合金属硫化物作为电 极材料功能有所提升［１８，１９］． 中空纳米结构具有一定的空穴和功能性的外壳，是一类独特的功能材料． 中空纳米结构的特殊性质，例如大的比表面积、低的密度、动力学有利的开放结构和表面渗透率，使 其在很多应用领域具有优势，特别是在能量储存方面［２０～２３］． 金属⁃有机骨架结构（ＭＯＦｓ）是由金属离子 或其簇合物与有机配体通过超分子自组装作用形成的多孔材料，由于其优异的物理化学性质被广泛用 于催化、分离及化学传感等领域［２４～２８］． 近年来，人们将ＭＯＦｓ作为前驱体或模板，用来合成尺寸可控 的具有多孔或中空等结构的纳米材料． 其中沸石咪唑酯骨架结构（ＺＩＦｓ）作为ＭＯＦｓ 的一种， 由于其取 ［２９～３１］ ２＋ 材方便、成本低廉及合成条件简单而被广泛使用 ． ＺＩＦ⁃８（Ｚｎ 和２⁃甲基咪唑的配合物）和ＺＩＦ⁃６７ （Ｃｏ２＋和２⁃甲基咪唑的配合物）是合成孔或者中空结构常用的两种ＭＯＦｓ材料． Ｌｏｕ等［３２］利用ＺＩＦ⁃６７合 成了泡状中空ＣｏＳ 纳米棱柱，研究表明其是一种良好的锂电池电极材料． Ｌｉ等［３３］用ＺＩＦ⁃６７＠ＺＩＦ⁃８合 ２ 成了空心的Ｚｎ／ Ｃｏ纳米粒子，这种纳米粒子作为催化剂对乙炔半氢化具有很好的活性和选择性． 本