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沉积在石墨烯上的超薄金属-有机骨架纳米薄片(UMOFNs)极具吸引力,但在定向可控的石墨烯上直接生长UMOFNs仍具有挑战性。本文报道了一种低浓度辅助异质成核方法,用于在取向可控的还原石墨烯氧化物(rGO)表面上直接生长UMOFNs。该通用方法可用于在rGO上构建各种UMOFNs,包括Co-ZIF,Ni-ZIF,Co,Cu-ZIF和Co,Fe-ZIF。当UMOFNs大多垂直于rGO时,形成了具有开放孔结构和良好导电性的三维泡沫状分层结构(即UMOFNs@rGO-F),作为锂离子电池和析氧电极材料均表现出优异性能。这一方法为提高MOFs在储能应用中电化学性能提供了一种策略。
Figure 1. a)通过低浓度辅助异质成核途径,制备UMOFNs @ rGO-F复合物的示意图。b)应用于电化学中UMOFNs @ rGO-F复合物的结构优势。
Figure 2. Co-ZIF@rGO-F-25复合物的a,b) TEM图;c) HR-TEM图;d) SAED;e) HAADF-STEM图;f)TEM图像和元素映射。g) ZIF-67、Co-ZIF纳米薄片、Co-ZIF@rGO-P, Co-ZIF@rGO-F-25的XRD图谱。
Figure 3. a-c) Ni-ZIF@rGO-F, d-f) Co,Cu-ZIF@rGO-F,和g-i) Co, Fe-ZIF@rGO-F的TEM、STEM和元素映射图。
Figure 4. a) Co-ZIF@rGO-F-25在电流密度0.1 A g−1时恒流充放电曲线;b) Co-ZIF纳米片、Co-ZIF@rGO-P、Co-ZIF@rGO-F-25在0.1 A g−1电流密度下的循环性能;c) Co-ZIF@rGO-F-25在不同电流密度下的恒电流充放电曲线;d) Co-ZIF纳米片,Co-ZIF@rGO-P,Co-ZIF@rGO-F-25的倍率性能。
Figure 5. a) Co-ZIF纳米片,Co-ZIF@rGO-P, Co-ZIF@rGO-F-25在较高电流密度为1 A g−1时的长期循环性能;循环测试后Co-ZIF@rGO-F-25负极的b) TEM图像,c) XRD谱; d) Co-ZIF @rGO-F-25中Co-ZIF纳米片的平面间距的示意图。
Figure 6. Co-ZIF @ rGO-F-25,Co-ZIF @ rGO-P,纯Co-ZIF纳米片和商业RuO2催化剂的a) LSV图,b) j = 10 mA cm-2所需过电势,c) Tafel斜率; d) 以10 mV s-1的扫描速率连续扫描500个循环前/后的LSV。e) Co-ZIF @ rGO-F-25和RuO2的长期循环稳定性。
相关研究成果于2019年由华东师范大学Chengzhong Yu课题组,发表在Advanced Science (https://doi.org/10.1002/advs.201901480)上。原文:A General Approach to Direct Growth of Oriented Metal–Organic Framework Nanosheets on Reduced Graphene Oxides

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