不同颗粒大小控制的Cu-MOFs材料的合成与超电容性能研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.本课题的研究意义及应用前景：近年来，配位聚合物以其特殊的无机-有机杂化组成、新颖的拓扑结构以及独特的光、电、磁、吸附和催化性能，引起了人们的广泛关注。

其中，金属有机框架结构(mofs) 是由具有配位几何构型的金属原子和有机桥联配体共同构筑的一种杂化材料，相比于无机材料，mofs可以选择各种金属离子和不同的有机配体，因而其组分和结构多样，大体可分为三类：(1) 有机羧酸类，其含有的-cooh具有多种配位模式；(2) 含氮类，包括咪唑基、吡啶基、酰胺基以及氨基等为配体的配合物；(3) 含氮羧酸类[1]。

此外，铁、钴、镍、铜、锌、银、钌等过渡金属离子也可以制备成纳米配合物，并具有特殊的光、磁、电、热、力以及化学活性等性质。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标： Cu-MOFs纳米配合物的合成及其超电容性能的研究研究的内容：（1）探究不同反应条件下对Cu-MOFs材料颗粒大小的影响（2）Cu-MOFs电极材料的制备及其储能效率分析（3）超级电容器电极设计及其性能研究拟解决的关键问题：不同反应条件下合成不同颗粒大小的Cu-MOFs电极材料及以此作为超级电容器电极材料的超电容性能研究

3. 研究的方法与方案

研究方法及方案（1）不同颗粒大小的cu-mofs电极材料的制备：以经过naoh中和后的醋酸钴试剂（含-cooh的有机酸）为反应试剂及反应原料，通过与cu(oac)2中的cu2 离子进行配位反应，采用沉淀法经沉淀、过滤、离心等操作完成金属纳米配合物自组装结构的合成。

通过控制反应物的浓度比、表面活性剂的种类及其浓度，筛选出不同颗粒大小的cu-mofs纳米配合物，利用sem、tem观察纳米配合物粒子的形貌，采用红外、质谱、热重、元素分析、xrd等表征所合成的配合物粒子。

（2）以cu-mofs配合物为材料制备超级电容器的电极准确称量所得金属配合物粒子的质量并加入乙炔黑粉末进行充分研磨，加入聚四氟乙烯粉末（ptfe）和异丙醇充分搅拌，称取空白泡沫镍的质量后涂抹样液并烘干，用手动辊筒压片机压成薄片后再次称量泡沫镍的质量，二者相减即为泡沫镍试纸上所装样品的质量，用电解液浸泡一段时间后待测。

4. 研究创新点

（1）通过定性、定量实验探究了合成不同颗粒大小的cu-mofs纳米配合物的影响因素，为后期合成不同尺寸大小金属纳米配合物提供了理论基础和技术支持。

（2）通过对不同颗粒大小的cu-mofs电极材料进行筛选和比较，探究电容性能最好时纳米配合物的尺寸规律，从而指导其他金属纳米配合物电容性能的研究。

（3）实验和理论相结合、已有基础与拓展研究相结合，以及多学科交叉的明显特色。

5. 研究计划与进展

研究计划：2017.12.30-2018.01.10：搜集资料，整理文献，完成论文开题2018.03.01-2018.03.20：经预实验确定具体实验方案，设计实验内容2018.03.21-2018.04.30：多次重复实验，准确记录数据2018.05.01-2018.05.30：处理数据，得出结论，撰写毕业论文2018.06.01-2018.06.30：准备毕业论文答辩预期结果：1. 获得安全性能高、循环周期长、工作机制明确的cu-mofs电极材料，大幅度提高电容器的循环性能、稳定性能、能量与功率密度。

2. 宏量可控制备出具有实际应用价值的电化学电容器，为拓展电化学电容器材料研究提供理论基础支持。

3. 顺利完成毕业论文和结题报告的撰写工作，将研究成果保留以待后续研究。