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金属-有机骨架复合材料及其在能量转换和存储领域应用

2020-09-27

随着全球能源需求和消费的急剧增长,迫切需要利用清洁和可再生能源,如太阳能等。然而,这些资源是间歇性的,与天气和环境密切相关。因此,发展高效、稳定的能量转换与存储材料势在必行。金属有机骨架(MOFs)材料因有序多孔结构、大表面积、高电化学响应和化学可调性等优点,在能量转换和存储领域得到了广泛的研究。然而,大多数报道的MOFs仍然存在稳定性差、电导率不足和活性位点利用率低的问题,因此在实际应用时受到了严重限制。

鉴于此,上海应用技术大学柯勤飞教授、浙江师范大学李正全教授和中国科学技术大学周敏教授等,从复合材料各部分之间内在关系的角度,详细阐明了MOF基复合材料的设计原则,包括两种工作模式:(1)MOFs与辅助部分,(2)MOFs与其他功能部分,并介绍了近年来MOF基复合材料在能量转换(催化)和储能(超级电容器和离子电池)方面的典型应用。同时,本文强调了通过设计组合的优化以获得协同效应的优势。

图1. MOF基复合材料的设计原则。

尽管取得了很大的进展,但在大规模应用中仍存在一些可预见的挑战。一方面,MOF基复合材料的整体电阻仍然很高;另一方面,在实际应用中,对复合材料活性位点的直接认识仍未明确。虽然仍存在许多挑战,本文给出了MOF基复合材料在能量转换和存储应用的设计原则,这对于进一步理解基于MOF的复合材料中不同组分间的协同作用具有重要意义。

Metal-organic framework composites for energy conversion and storage

Hang Wang, Na Zhang, Shumin Li, Qinfei Ke, Zhengquan Li, Min Zhou

J. Semicond. 2020, 41(9): 091707

doi: 10.1088/1674-4926/41/9/091707

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/41/9/091707?pageType=en



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