由于受到单金属活性位点和低电子电导率的限制，设计具有高容量和高能量密度的含镍金属有机框架（MOF）电极材料十分困难。最近，扬州大学庞欢等通过在Ni-MOF-74材料中掺杂Mⁿ⁺（NiM-MOF@CC，M=Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Fe³⁺和NiCoM-MOF@CC, M=Mn²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Fe³⁺）金属离子在碳布上原位生长制备了一系列双金属位点或多金属位点的MOF-74族材料并将其应用在水溶液Ni-Zn电池中。

文章要点

1）研究人员在简单的一步水热过程中，将导电碳布与MOF-74复合制备了单金属位点的Ni-MOF-74，双金属位点的NiM-MOF@CC和多金属位点的NiCoM-MOF@CC。此外，研究人员还在不破坏原有晶体拓扑结构的基础上对NiCo-MOF@CC材料中的Co²⁺离子掺杂比例进行了优化并发现当Ni/Co=1时该材料在碱性电解液中表现出较高的化学稳定性并能够实现长达10000周的充放电循环。

2）研究人员借助X射线近边吸收光谱和理论计算等手段证实了双金属位点或多金属位点在改改变MOF电极材料的电子结构方面的作用。电化学测试表明NiCo-MOF@CC材料具有理想的比容量，其在5mA/cm²的电流密度下面容量为1.77mAh/cm²，循环6000周后的容量保持率高达83%，面能量密度高达2.79mWh/cm²。

参考文献

Tingting Chen et al, In-situ Synthesis of MOF-74 Family for High Areal Energy Density of Aqueous Nickel-Zinc Batteries, Advanced Materials, 2022

DOI: 10.1002/adma.202201779

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201779?af=R