Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são formadas por meio da automontagem de íons metálicos e ligantes orgânicos. Devido às suas propriedades superiores, como sua grande área de superfície, alta porosidade e capacidade de ajuste da estrutura, Os MOFs surgiram recentemente como um tipo de importante material poroso e atraíram intenso interesse em muitos campos, como armazenamento e separação de gás, catálise, e armazenamento de energia. No entanto, MOFs ainda têm alguns pontos fracos, que impedem em grande medida o uso de todo o seu potencial. Por exemplo, a maioria dos MOFs manifesta propriedades inferiores para a condução elétrica e têm estabilidade química limitada (na água, especialmente em condições alcalinas), impedindo-os de exibir seu melhor desempenho no campo da eletroquímica. Felizmente, Hibridar MOFs com uma variedade de materiais funcionais para gerar compostos MOF pode integrar os méritos e mitigar as deficiências de ambos os materiais originais.

Nanomateriais de óxido de metal com forma controlável, Tamanho, cristalinidade e funcionalidade são amplamente aplicadas em muitos campos. Por causa de sua alta capacitância teórica específica, baixo custo, e grande reversibilidade, eles são considerados materiais de eletrodo pseudocapacitivos ideais, mas eles têm altas energias de superfície e são propensos a agregação, levando à perda do desempenho pseudocapacitivo. Além disso, óxidos de metal geralmente exibem apenas pequenas áreas de superfície, que restringiu amplamente o uso de óxidos de metal como materiais de eletrodo para armazenamento de energia eletroquímica. Consequentemente, Encontrar um método de baixo custo para aumentar as áreas de superfície específicas de óxidos de metal é crucial para alcançar alta atividade pseudocapacitiva.

Em um novo estudo publicado no National Science Review , cientistas da Universidade de Yangzhou em Yangzhou, China, apresentam um óxido de metal altamente alcalino estável @ composto MOF, Co ₃ O ₄ nanocube @ Co-MOF (Co ₃ O ₄ @ Co-MOF). Co-autores Shasha Zheng, Qing Li, Huaiguo Xue, Huan Pang, e Qiang Xu fez uma declaração profunda sobre o design e a síntese do Co ₃ O ₄ @ Co-MOF, o teste eletroquímico, e as boas perspectivas da Co ₃ O ₄ @ Co-MOF aplicado ao eletrodo do dispositivo de armazenamento de energia do capacitor eletroquímico.

The Co ₃ O ₄ @ Co-MOF foram sintetizados com sucesso por meio de uma reação hidrotérmica de um único recipiente sob uma condição altamente alcalina. Sem hibridar com Co ₃ O ₄ , Co-MOF pode fornecer um espaço apropriado para a reação eletroquímica e intercalação / desintercalação de K + durante o processo de armazenamento de energia, mas a estabilidade alcalina do Co-MOF puro é pobre, resultando em capacitância tão baixa quanto 356 F g ^-1 . A presença de Co ₃ O ₄ na superfície do Co-MOF efetivamente melhora a estabilidade alcalina, aumenta os sites redox ativos, levando a um aumento dramático da capacitância para 10 ²⁰ F g ^-1 a 0,5 A g ^-1 . Um Co altamente alcalino-estável ₃ O ₄ @ Co-MOF composto apresenta vantagens significativas para aplicação como um eletrodo de dispositivo de armazenamento de energia de capacitor eletroquímico em termos de durabilidade e capacitância aprimoradas. The Co ₃ O ₄ @ Co-MOF composto mostra uma alta estabilidade de ciclo após 5000 ciclos com apenas 3,3% de decaimento a 5 A g ^-1 . Mais notavelmente, o dispositivo aquoso / de estado sólido construído mostrou alta capacitância específica, estabilidade de ciclo maravilhosa, e alta densidade de energia. Além disso, o dispositivo flexível de estado sólido como fabricado mostrou excelente flexibilidade mecânica e estabilidade ambiental. Considerando os méritos do método sintético fácil, construção simples e propriedades excelentes, o Co ₃ O ₄ @ Co-MOF // Dispositivo flexível de estado sólido AC abre perspectivas brilhantes em portáteis, aplicativos eletrônicos flexíveis e leves.