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答辩决书

论文题目:镍基金属有机框架材料的制备、结构调控及超级电容器性能研究

作者姓名:张家豪专业:材料工程学院:材料科学与工程学院

答辩委

姓名职称工作单位是否博导

员会

主席邢巍研究员吉林省先进低碳化学电源重点实验室

赵忠民高级工程师延边国泰新能源汽车有限公司

崔小强教授吉林大学材料科学与工程学院

樊晓峰教授吉林大学材料科学与工程学院

委员

胡超权教授吉林大学材料科学与工程学院

答辩委员会对论文及答辩情况的评语:

张家豪同学的硕士学位论文通过复合和结构调控成功制备了具有垂直结构的高电导率Ni-MOF纳米片阵列，直接

用作一体化电极材料并以此构筑了高性能超级电容器。论文取得的创新成果如下：

1.系统探索了调控合成时间对Ni-MOF材料结构和性能的影响，发现12h是最佳合成时间，制备的层状结构有利于电

解液离子迁移。

2.制备出的垂直多孔结构的Ni-MOF纳米片阵列，有效的解决了传统Ni-MOF因电导率差和取向随机而使其电化学性能

不能有效发挥的难题，证实了复合和结构调控策略的有效性。

该论文内容充实，结论正确，写作规范，逻辑连贯。答辩过程中该同学思路清晰，表达流畅，能够正确回答问

题，具备扎实的专业知识。

答辩委员会一致同意该论文达到了硕士学位标准，建议授予硕士学位。

摘要

镍基金属有机框架材料的制备、结构调控及超级电容器性能研究

超级电容器因为功率密度高、循环稳定性好等优点被广泛关注，但阻碍其进一步发

展的最大问题是如何在保持自身优势的前提下提高能量密度。超级电容器中最重要的组

成部分是电极材料，其形貌结构和性能直接影响着器件的整体表现，所以合理地选择和

设计电极材料是制备高能量密度超级电容器的前提。金属有机框架材料（MOF）由于高

比表面积、高孔隙率等优点能够满足电极材料的要求，在超级电容器领域应用前景广阔，

但MOF材料的缺点在于其导电性较差。因此，我们首先通过控制实验条件设计合成出

利于电解液离子转移的层状结构MOF材料，然后通过复合高导电性材料和结构调控等

策略对MOF材料的导电性作进一步改善，最终制备出具有优异超电性能的电极材料。

具体工作内容如下：

1.利用硝酸镍作为金属源，对苯二甲酸提供有机配体，采用溶剂热法，通过控制合

成时间制备出具有层状结构的Ni-MOF材料，探究了合成时间对材料结构和性能的影响。

测试结果证明，12h是合成的最佳时间。Ni-MOF-12h样品呈现出厚薄一致、分布均匀

的片层状结构，彼此堆叠形成许多孔道和空隙，能有效增加与电解液离子的接触面积。

另外，Ni-MOF-12h样品的表面官能团能够增加材料的活性。电化学测试中，以碳纸（CFP）

为基底制备电极，Ni-MOF-12h/CFP电极表现出最好的活性和可逆性，在2、4、8、16和

-1-1

32Ag电流密度下，材料的比电容分别为483、425、365、291和111Fg。

2.利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在泡沫镍基底上生长垂直碳纳米墙

（CNW），随后在CNW上电沉积Ni(OH)，最后以Ni(OH)为前驱体制备垂直Ni-MOF

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纳米片（VNiS）阵列，通过复合高导电性材料和调控结构取向的策略进一步提高MOF

材料电导率。由于PECVD生长的CNW直接原位垂直生长在集流体泡沫镍基底上，保

证了自身结构的完整性与纯度，所以电导率显著提