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  金屬有機(jī)框架(MOF)因結(jié)構(gòu)和功能的多樣性而受到廣泛關(guān)注。MOF材料具有高比表面積且存在大量活性位點(diǎn)，因此可作為電化學(xué)儲(chǔ)能器件的電極。然而低導(dǎo)電性以及傳統(tǒng)制備電極方法導(dǎo)致的生長(zhǎng)取向不均一的問(wèn)題限制了MOF材料優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。通過(guò)獨(dú)特的合成方法可徹底解決MOF材料導(dǎo)電性差和取向雜亂的問(wèn)題，具有重要的科學(xué)意義與巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

  在Communications Chemistry最近發(fā)表的研究Vertically co-oriented two dimensional metal-organic frameworks for packaging enhanced supercapacitive performance中，吉林大學(xué)鄭偉濤教授、張偉教授和鄧霆博士等以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備的納米碳?jí)ψ鳛槟０搴图黧w，與 MOF的前驅(qū)體結(jié)合成功地合成出了具有垂直結(jié)構(gòu)的二維MOF材料。通過(guò)第一性原理對(duì)MOF的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了計(jì)算模擬，發(fā)現(xiàn)合成MOF的前驅(qū)體吸附在碳?jí)Φ倪吘壊⒀刂吘壣L(zhǎng)，金屬離子與有機(jī)配體繼續(xù)沿著平行于碳?jí)Φ姆较蜻M(jìn)行自組裝，最后形成了具有垂直結(jié)構(gòu)的MOF。

  這項(xiàng)成果不僅解決生長(zhǎng)了取向雜亂問(wèn)題，與碳材料復(fù)合還可有效提高其導(dǎo)電性。該合成方法十分簡(jiǎn)單、高效。課題組將制備的具有垂直結(jié)構(gòu)的二維MOF作為超級(jí)電容器的電極，在1 Ag-1的電流密度下最大比電容可達(dá)1962 Fg-1，而在32 Ag-1的大電流密度下，比電容亦可高達(dá)996 Fg-1。相比傳統(tǒng)方法制備的同種MOF材料電極，在性能上實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍。這種高效、簡(jiǎn)單的合成方法也拓寬了MOF材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42004-017-0005-8