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華東師范大學(xué)Chengzhong Yu課題組--在還原石墨烯氧化物上直接定向生長金屬-有機骨架納米片

沉積在石墨烯上的超薄金屬-有機骨架納米薄片(UMOFNs)極具吸引力，但在定向可控的石墨烯上直接生長UMOFNs仍具有挑戰(zhàn)性。本文報道了一種低濃度輔助異質(zhì)成核方法，用于在取向可控的還原石墨烯氧化物(rGO)表面上直接生長UMOFNs。該通用方法可用于在rGO上構(gòu)建各種UMOFNs，包括Co-ZIF，Ni-ZIF，Co，Cu-ZIF和Co，F(xiàn)e-ZIF。當(dāng)UMOFNs大多垂直于rGO時，形成了具有開放孔結(jié)構(gòu)和良好導(dǎo)電性的三維泡沫狀分層結(jié)構(gòu)(即UMOFNs@rGO-F)，作為鋰離子電池和析氧電極材料均表現(xiàn)出優(yōu)異性能。這一方法為提高MOFs在儲能應(yīng)用中電化學(xué)性能提供了一種策略。

Figure 1. a)通過低濃度輔助異質(zhì)成核途徑，制備UMOFNs @ rGO-F復(fù)合物的示意圖。b)應(yīng)用于電化學(xué)中UMOFNs @ rGO-F復(fù)合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。

Figure 2. Co-ZIF@rGO-F-25復(fù)合物的a,b) TEM圖；c) HR-TEM圖；d) SAED；e) HAADF-STEM圖；f)TEM圖像和元素映射。g) ZIF-67、Co-ZIF納米薄片、Co-ZIF@rGO-P, Co-ZIF@rGO-F-25的XRD圖譜。

Figure 3. a-c) Ni-ZIF@rGO-F, d-f) Co,Cu-ZIF@rGO-F，和g-i) Co, Fe-ZIF@rGO-F的TEM、STEM和元素映射圖。

Figure 4. a) Co-ZIF@rGO-F-25在電流密度0.1 A g⁻¹時恒流充放電曲線；b) Co-ZIF納米片、Co-ZIF@rGO-P、Co-ZIF@rGO-F-25在0.1 A g⁻¹電流密度下的循環(huán)性能；c) Co-ZIF@rGO-F-25在不同電流密度下的恒電流充放電曲線；d) Co-ZIF納米片，Co-ZIF@rGO-P，Co-ZIF@rGO-F-25的倍率性能。

Figure 5. a) Co-ZIF納米片，Co-ZIF@rGO-P, Co-ZIF@rGO-F-25在較高電流密度為1 A g⁻¹時的長期循環(huán)性能；循環(huán)測試后Co-ZIF@rGO-F-25負極的b) TEM圖像，c) XRD譜; d) Co-ZIF @rGO-F-25中Co-ZIF納米片的平面間距的示意圖。

Figure 6. Co-ZIF @ rGO-F-25，Co-ZIF @ rGO-P，純Co-ZIF納米片和商業(yè)RuO₂催化劑的a) LSV圖，b) j = 10 mA cm^-2所需過電勢，c) Tafel斜率; d) 以10 mV s^-1的掃描速率連續(xù)掃描500個循環(huán)前/后的LSV。e) Co-ZIF @ rGO-F-25和RuO₂的長期循環(huán)穩(wěn)定性。

相關(guān)研究成果于2019年由華東師范大學(xué)Chengzhong Yu課題組，發(fā)表在Advanced Science (https://doi.org/10.1002/advs.201901480)上。原文：A General Approach to Direct Growth of Oriented Metal–Organic Framework Nanosheets on Reduced Graphene Oxides



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