金属-有机框架(MOFs)是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接形成的具有多孔结构的无机-有机杂化材料。MOFs材料具有孔径均一、比表面积大、孔隙率高、结构可调等优势，然而，MOFs的导电性和稳定性较差，制约了其在电化学领域的应用。而以MOFs为前驱体碳化后制得的碳材料，既保留了MOFs的大比表面积和多孔结构，又实现了杂原子掺杂，而且通过选择合适的MOFs前驱体可调控产物的组成和形貌尺寸，已成为电化学储能领域的研究热点。

有鉴于此，香港城市大学Qi Liu和浙江大学夏新辉教授等人，综述了近年来MOFs衍生碳材料用于能量存储领域的研究进展。

本文要点

1）首先介绍了MOFs衍生碳材料的组成与结构，包括核壳结构、纤维结构，纳米片，空心结构等。然后介绍了MOF衍生碳材料常见合成方法，详细讨论了近年来该材料在锂离子电池，钠离子电池， 锂硫电池和超级电容器等能源存储领域的应用。最后，总结了MOF衍生碳材料未来所面临的挑战及研究方向。

2）多孔碳材料因其比表面积大、原料来源广、稳定性高、对环境无污染等优点，在储能设备中得到了广泛的应用。与由有机分子或生物质材料制成的多孔碳材料相比，MOF衍生碳材料通常不需要后续复杂的物理或化学活化即可获得比表面积大、孔隙率高的碳材料。此外，这些材料通常保留有MOF前体的规则网状孔隙结构和独特形态。同时，MOFs配体中的杂原子可以为此类碳材料提供丰富而均匀的杂原子掺杂。另外，由于MOF具有多种结构和丰富的组成，因此可以选择不同类型的MOF前驱物来制备具有多种孔结构，多种杂原子掺杂和不同比表面积的多孔碳材料，从而控制其结构和性能。在此基础上，MOF衍生的碳材料显示出更多的结构优势。与固体多孔炭相比，MOF衍生的中空多孔炭具有更好的电解质润湿性、更高的有效电化学接触面积、更短的离子扩散和电子传输距离，并能在充放电过程中容纳更大的体积膨胀。因此，具有中空结构的多孔碳可以获得高的传质速率，并且具有优异的大速率性能，并且表现出优异的电化学活性。

3）以MOFs为前驱体制备的中空碳材料比传统方法制备的碳材料具有更多的结构优势，在二次电池、超级电容器等领域表现出优异的电化学性能。随着研究的深入，一些现存的问题正逐渐得到改善和解决，并推动该研究领域的进一步发展，这将为MOFs的应用以及碳材料的发展和实用性开辟新的方向和道路。

参考文献：

Jincan Ren et al. Recent progress on MOF‐derived carbon materials for energy storage. Carbon Energy, 2020.

DOI: 10.1002/cey2.44

https://doi.org/10.1002/cey2.44