[发明专利]一种多巴胺包覆MOF制作超级电容器材料的方法

说明书

本发明涉及一种多巴胺包覆MOF制作超级电容器材料的方法，包括：以双金属MOF作为模板，采用多巴胺包覆，再经退火、硫化，即得Zn_xCo_1‑xS@C(x＝0.01～1.0)空心结构的超级电容器材料；所述双金属MOF中含有Zn、Co两种金属节点。本发明由双金属MOF作为模板及原料，进行多巴胺包覆硫化后成为一种稳定的空心结构Zn_xCo_1‑xS@C(x＝0.01～1.0)，作为一种高性能的超级电容器正极材料，表现出良好的性能，能量密度高达55.47Wh kg^‑1，且能达到的最大功率密度为16.55kW kg^‑1。

技术领域

本发明属于超级电容器制造领域，具体涉及一种多巴胺包覆MOF制作超级电容器材料的方法。

背景技术

超级电容器是一种新型的储能装置，具备充放电快、效率高、稳定性好等优点。是一种清洁的绿色能源，是21世纪的新型绿色能源，具有较大的市场潜力和应用前景。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。

而金属有机骨架材料(MOFs)由于其组成与结构多样、比表面积高、孔结构丰富等优势，也逐渐成为一种重要的构筑超级电容器的构筑材料。

例如：专利CN108735523A公开了一种具有窗梁结构的Zn-MOF其衍生的碳材料的制备方法及其在超级电容器中的应用。以4,4′-二(咪唑-1-基)联苯(bibp)与1,3,5-苯三甲酸(Hbtc)和金属盐Zn(NO)·6HO，通过溶剂热合成方法，成功地合成了{[Zn(btc)(bibp)(HO)]·(HO)}，然后以获得的Zn-MOF为前驱体在氮气环境中煅烧，从而制备出高孔隙率、比表面积大、中孔率高、总孔容大，高度分散有序的多孔碳材料(PC)，该PC可作合适的电极材料应用在超级电容器中。

专利CN108538618A公开了一种多孔ZnO-C超级电容器复合电极材料的制备方法，首先采用溶剂热法合成香兰素合锌配合物MOF材料，然后将其作为前驱体材料在高温绝氧环境下煅烧得到多孔ZnO-C复合材料。采用本发明所述制备方法制得的多孔ZnO-C的比表面积为450～500m²/g，将其作为电极材料，在电流密度为5A g^-1时最大的比电容可达550F g^-1，在大电流密度下进行3000次循环充放电后，可保持初始比容量的92～97％，可表现出优异的电化学性能和良好的循环稳定性能，适用作超级电容器的电极材料等。

但上述超级电容器材料仍然存在电化学活性不足、碱性环境下稳定性差等问题。因此，急需开发一种新型超级电容器材料。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种多巴胺包覆MOF制作超级电容器材料的方法，制备了一种稳定的空心结构Zn_xCo_1-xS@C(x＝0.01～1.0)。多巴胺的包覆使MOF在碱性环境中基本保持形貌，碳的包覆有效提高了电容器材料的稳定性。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多巴胺包覆MOF制作超级电容器材料的方法，包括：

以双金属MOF作为模板，采用多巴胺包覆，再经退火、硫化，即得Zn_xCo_1-xS@C(x＝0.01～1.0)空心结构的超级电容器材料；

所述双金属MOF中含有Zn、Co两种金属节点。

在一些实施例中，所述双金属MOF为ZnCo-MOF前驱体。