Metaal-organische raamwerken (MOF's) worden gevormd via zelfassemblage van metaalionen en organische linkers. Door hun superieure eigenschappen, zoals hun grote oppervlakte, hoge porositeit en structuurafstembaarheid, MOF's zijn onlangs naar voren gekomen als een type belangrijke poreuze materialen en hebben op veel gebieden grote belangstelling gewekt, zoals gasopslag en -scheiding, katalyse, en energieopslag. Hoe dan ook, MOF's hebben nog een paar zwakke punten, die het gebruik van hun volledige potentieel in hoge mate belemmeren. Bijvoorbeeld, de meeste MOF's vertonen inferieure eigenschappen voor elektrische geleiding en hebben een beperkte chemische stabiliteit (in water, vooral alkalische omstandigheden), waardoor ze hun beste prestaties op het gebied van elektrochemie niet kunnen vertonen. Gelukkig, het hybridiseren van MOF's met een verscheidenheid aan functionele materialen om MOF-composieten te genereren, kan de voordelen integreren en de tekortkomingen van beide moedermaterialen verminderen.

Metaaloxide nanomaterialen met controleerbare vorm, maat, kristalliniteit en functionaliteit worden op veel gebieden breed toegepast. Vanwege hun hoge theoretische specifieke capaciteit, goedkoop, en grote omkeerbaarheid, ze worden beschouwd als ideale pseudocapacitieve elektrodematerialen, maar ze hebben een hoge oppervlakte-energie en zijn vatbaar voor aggregatie, wat leidt tot verlies van de pseudocapacitieve prestaties. In aanvulling, metaaloxiden vertonen meestal slechts kleine oppervlakten, die het gebruik van metaaloxiden als elektrodematerialen voor elektrochemische energieopslag grotendeels heeft beperkt. Bijgevolg, het vinden van een kosteneffectieve methode om de specifieke oppervlakken van metaaloxiden te vergroten, is cruciaal voor het bereiken van hoge pseudocapacitieve activiteit.

In een nieuwe studie gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers aan de Yangzhou University in Yangzhou, China, een zeer alkalisch stabiel metaaloxide@MOF-composiet presenteren, Co ₃ O ₄ nanocube@Co-MOF (Co ₃ O ₄ @Co-MOF). Co-auteurs Shasha Zheng, Qing Li, Huaiguo Xue, Huan Pang, en Qiang Xu hebben een diepgaande verklaring afgelegd over het ontwerp en de synthese van de Co ₃ O ₄ @Co-MOF, de elektrochemische test, en de goede vooruitzichten van de Co ₃ O ₄ @Co-MOF aangebracht op de elektrode van het elektrochemische condensator-energieopslagapparaat.

de Co ₃ O ₄ @Co-MOF werden met succes gesynthetiseerd via een hydrothermische reactie in één pot onder sterk alkalische omstandigheden. Zonder kruising met Co ₃ O ₄ , Co-MOF kan een geschikte ruimte bieden voor de elektrochemische reactie en intercalatie/de-intercalatie van K+ tijdens het energieopslagproces, maar de alkalische stabiliteit van ongerepte Co-MOF is slecht, wat resulteert in een capaciteit zo laag als 356 F g ^-1 . De aanwezigheid van Co ₃ O ₄ op het oppervlak van Co-MOF verbetert effectief de alkalische stabiliteit, verhoogt redox-actieve sites, wat leidt tot een dramatische verhoging van de capaciteit tot 10 ²⁰ F g ^-1 bij 0,5 A g ^-1 . Zo'n zeer alkalisch stabiele Co ₃ O ₄ @Co-MOF-composiet vertoont aanzienlijke voordelen voor toepassing als elektrochemische condensator-elektrode voor energieopslag in termen van verbeterde duurzaamheid en capaciteit. de Co ₃ O ₄ @Co-MOF composiet vertoont een hoge cyclusstabiliteit na 5000 cycli met slechts 3,3% verval bij 5 A g ^-1 . Meer opmerkelijk, het as-constructed waterig/solid-state apparaat vertoonde een hoge specifieke capaciteit, prachtige cyclusstabiliteit, en hoge energiedichtheid. In aanvulling, het als gefabriceerde flexibele apparaat in vaste toestand vertoonde uitstekende mechanische flexibiliteit en stabiliteit in het milieu. Gezien de verdiensten van de gemakkelijke synthetische methode, eenvoudige constructie en uitstekende eigenschappen, de Co ₃ O ₄ @Co-MOF//AC solid-state flexibel apparaat opent heldere perspectieven in draagbare, flexibele en lichtgewicht elektronische toepassingen.