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沸石咪唑酯骨架 (ZIF) 及其衍生物由于具有高孔隙率、可控的晶體結(jié)構(gòu)和可調(diào)的化學(xué)成分等優(yōu)點引起了廣泛關(guān)注，高度的結(jié)構(gòu)可調(diào)性使ZIFs及其衍生物在各種儲能設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景。

在此，重慶大學(xué)陳令允教授等人討論了ZIFs的晶體結(jié)構(gòu)和制備方法，并重點介紹了ZIFs及其衍生物在超級電容器和電池中的應(yīng)用進(jìn)展，主要集中在納米結(jié)構(gòu)、摻雜、表面改性、涂層和復(fù)合改性技術(shù)等提高其電化學(xué)性能的方面。

然后討論介紹了關(guān)于ZIF及其衍生物測試的先進(jìn)表征技術(shù)，包括原位XRD、TEM、拉曼、EIS、XAS、AFM和NMR等，可提供電極材料的形態(tài)分析及相變、原子/電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、配位環(huán)境等信息。

圖1. ZIFs及其衍生物在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

盡管ZIFs及其衍生電極材料已廣泛應(yīng)用于儲能領(lǐng)域，但仍有很長的路要走。為支持和促進(jìn)這種新型電極材料的開發(fā)利用，今后應(yīng)重點考慮以下幾點：

（1）開發(fā)新的合成方法或選擇合適的表面活性劑/模板來抑制ZIF的垂直生長，獲得具有不同晶體和孔結(jié)構(gòu)的二維ZIF；

（2）大多數(shù)ZIFs的化學(xué)穩(wěn)定性較低，尤其是對水系統(tǒng)的耐受性較低；

（3）引入導(dǎo)電基材（如碳基材料或?qū)щ娋酆衔铮?，提高ZIF導(dǎo)電性；

（4）ZIFs衍生物的合成在控制孔結(jié)構(gòu)方面存在挑戰(zhàn)；

（5）需要大量的表征和理論計算來揭示更深層次的結(jié)構(gòu)-性能相關(guān)性。

圖2. ZIFs及其衍生物在儲能設(shè)備中應(yīng)用時要考慮的因素總結(jié)

Advances and perspectives of ZIFs-based materials for electrochemical energy storage: Design of synthesis and crystal structure, evolution of mechanisms and electrochemical performance, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.023

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重大陳令允EnSM：ZIFs基電化學(xué)儲能材料的進(jìn)展與展望

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