双金属有机框架/还原氧化石墨烯复合材料在储能应用中的电解质效应研究

本文系统研究了Zn/Co双金属有机框架(MOF)与还原氧化石墨烯(rGO)复合材料的电化学行为，通过XRD、FTIR、SEM等表征证实其多孔结构，并在碱性(NaOH/KOH/LiOH)和中性(K2SO4等)电解质中测试显示：NaOH中达1627.21 F/g超高比电容，110.74 Wh/kg能量密度，揭示了OH-协同促进氧化还原反应机制，为MOF基电极的电解质选择提供重要指导。

　　

Highlight

本研究成功合成Zn/Co双金属有机框架(MOF)与还原氧化石墨烯(rGO)复合材料，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)等证实其独特的多级孔结构。电化学测试显示：在碱性电解质（特别是NaOH）中展现惊人性能——0.5 A/g电流密度下获得1627.21 F/g比电容、110.74 Wh/kg能量密度和583.33 W/kg功率密度，这归因于OH^-离子促进的快速氧化还原动力学。

结构表征

扫描电镜(SEM)图像(图2a-d)清晰显示：复合材料具有"皱褶千层饼"般的多孔结构，MOF纳米颗粒像宝石般均匀镶嵌在rGO基体中。这种独特结构不仅增强机械稳定性，更创造了丰富的离子传输通道。透射电镜(TEM)进一步证实了纳米尺度的紧密界面接触，就像为电子搭建了"高速公路"。

电化学性能

循环伏安(CV)曲线在碱性电解液中展现出明显的氧化还原峰，像"心电图"般生动反映了Zn²⁺/Co³⁺的可逆转化。电化学阻抗谱(EIS)显示NaOH中电荷转移电阻(Rct)最低，说明OH^-就像"分子润滑剂"显著提升了离子扩散速率。经过5000次循环后容量保持率超过90%，证明材料具有"马拉松选手"般的持久耐力。

结论

这项研究像"化学侦探"般揭示了电解质类型对MOF基电极的关键影响：碱性介质中OH^-通过"离子协奏曲"机制协同提升储能性能。该Zn/Co-MOF@rGO复合材料展现出"三高"特性——高比容、高能量密度、高稳定性，为下一代超级电容器设计提供了重要蓝图。