基于双金属有机框架衍生材料的可控构筑及其储锂(钠)性能研究

基本信息
批准号:21865025
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:40.00
负责人:王刚
学科分类:
依托单位:石河子大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王金玉,梁鸿,韩志松,刘力,王冬霞,郭玉娟
关键词:
电化学储能多孔碳材料锂(钠)离子电池金属有机框架纳米结构设计
结项摘要

MOF-derived porous carbon and metal oxide materials have attracted tremendous attention for energy storage and conversion applications owing to the tunable chemical composition that could be designed at molecular level and highly porous framework. Nevertheless, conventional MOF-derived strategies are largely limited to the sole MOF source. In order to maximize structure advantage and realize synergetic effect of multiple components, bimetallic organic frameworks are desirable. This project is based on the design of bimetallic organic frameworks, and systematically studies the law of the formation of bimetallic organic frameworks between different metal centers and organic ligands (oxygen-containing or anaerobic).The pyrolysis mechanism of bimetallic MOFs was investigated systematically, based on which the pyrolysis process of MOFs can be controlled to design and synthesize the required MOFs derived materials. On this basis, one can change the pyrolysis nature of the MOF-precursors by varying the ligands and metal ions. The design and synthesis of metal oxide nanostructures, carbon nanomaterials and their composites were achieved using the interaction between metal and carbon atoms by controlling the pyrolysis process of bimetallic MOFs precursors. Finally, the lithium (sodium) storage performance of the resulting MOFs derived materials were investigated using as anode materials, which provides a theoretical basis and important reference for the design and preparation of high performance electrode materials.

金属有机框架(MOFs)材料的多孔及高度有序结构,可以获得高比表面积的多孔碳以及金属氧化物,在能量储存和转换领域具有广泛的应用前景。然而,单金属有机骨架化合物衍生材料化学组成单一,难以实现电化学性能的协同提高。本项目拟基于双金属MOFs前驱体的设计,系统研究双金属中心之间以及与有机配体(含氧或无氧)形成双金属MOFs的规律;探讨双金属MOFs前驱体的热解机理,调控MOFs前驱体的热解过程,实现MOFs衍生材料形貌结构的可控合成,拓宽MOFs基纳米材料的设计思路和制备路径;在此基础上,依据配体和双中心原子的选择来改变前驱体的热解行为,利用金属-碳之间的相互作用,设计制备具有特定形貌结构的双金属MOF衍生的金属氧化物、纳米炭材料及其复合材料。最后考察这些双金属MOFs衍生材料在储锂(钠)方面的应用性能,为设计和制备高性能的电极材料提供理论依据和重要参考。

项目摘要

金属有机框架(MOFs)材料的多孔及高度有序结构,可以获得高比表面积的多孔碳以及金属氧化物,在能量储存和转换领域具有广泛的应用前景。然而,单金属有机骨架化合物衍生材料化学组成单一,难以实现电化学性能的协同提高。本项目拟基于双金属MOFs前驱体的设计,系统研究双金属中心之间以及与有机配体(含氧或无氧)形成双金属MOFs的规律;探讨双金属MOFs前驱体的热解机理,调控MOFs前驱体的热解过程,实现MOFs衍生材料形貌结构的可控合成,拓宽MOFs基纳米材料的设计思路和制备路径;在此基础上,依据配体和双中心原子的选择来改变前驱体的热解行为,利用金属-碳之间的相互作用,设计制备具有特定形貌结构的双金属MOF衍生的金属氧化物、纳米炭材料及其复合材料。最后考察这些双金属MOFs衍生材料在储锂(钠)方面的应用性能,为设计和制备高性能的电极材料提供理论依据和重要参考。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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