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Co基MOF衍生材料的制备及用于锌—空气电池的性能研究Co基MOF衍生材料的制备及用于锌—空气电池的性能研究

摘要：本文主要研究了一种基于金属有机框架（MOF）的衍生材料的制备方法，并探究了该材料在锌-空气电池中的性能。首先，通过溶剂热法合成了Co基MOF，并利用高温煅烧和化学处理的方法制备了Co基MOF衍生材料。然后，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料的形貌和微观结构进行了表征。电化学性能测试结果显示，Co基MOF衍生材料在锌-空气电池中表现出优异的催化活性和稳定性，具有良好的电池性能。

关键词：金属有机框架（MOF）；锌-空气电池；Co基MOF衍生材料；制备方法；电化学性能

1.引言

锌-空气电池作为一种新型高能量密度的电池，具有重要的应用前景。然而，由于氧还原反应（ORR）的缓慢动力学过程和催化剂的限制性，锌-空气电池的性能仍然有待进一步提高。为了提高锌-空气电池的性能，研究人员开始寻找新的催化剂材料，其中基于金属有机框架（MOF）的衍生材料引起了广泛的关注。

2.实验部分

本研究采用了溶剂热法合成Co基MOF，并通过高温煅烧和化学处理的方法制备了Co基MOF衍生材料。首先，在150mL的丙酮溶液中加入Co(NO3)2·6H2O和1,4-苯二甲酸，搅拌均匀后在80℃下反应12h，得到Co基MOF。然后，将Co基MOF在氮气中煅烧800℃3h，形成Co基MOF衍生材料。最后，使用浓硼氢化钠溶液和1M硫酸进行化学处理，得到最终的Co基MOF衍生材料。

3.结果与讨论

通过SEM和TEM观察，可以看出Co基MOF衍生材料形成了较为均匀的纳米颗粒。衍生材料具有较大的比表面积和丰富的孔道结构，这有利于材料的催化性能。进一步的X射线衍射（XRD）分析结果显示，衍生材料的晶体结构发生了明显改变，但仍然保持了MOF的特征峰。

在锌-空气电池中的电化学性能测试结果显示，Co基MOF衍生材料表现出优异的催化活性和稳定性。采用循环伏安法测试，发现衍生材料比商业Pt/C催化剂具有更低的起始电位和更高的峰电流密度，表明其催化活性更好。同时，衍生材料在持续工作100小时后，仍然保持了较高的电池效率，表明其具有较好的稳定性。

4.结论

本研究成功制备了一种Co基MOF衍生材料，并研究了其在锌-空气电池中的性能。结果表明，Co基MOF衍生材料具有优异的催化活性和稳定性，显示出良好的电池性能。这为MOF衍生材料在锌-空气电池中的应用提供了新的思路，并为锌-空气电池的进一步研究提供了有价值的参考。

综上所述，本研究成功制备了一种Co基MOF衍生材料，并研究了其在锌-空气电池中的性能。通过SEM和TEM观察发现，衍生材料形成了较为均匀的纳米颗粒，并具有较大的比表面积和丰富的孔道结构。XRD分析结果显示，衍生材料的晶体结构发生了明显改变，但仍然保持了MOF的特征峰。电化学性能测试结果表明，Co基MOF衍生材料表现出优异的催化活性和稳定性。循环伏安法测试显示，衍生材料比商业Pt/C催化剂具有更好的催化活性，并在持续工作10

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