Precise Tuning of Hollow and Pore Size of Bimetallic MOFs Derivate to Construct High‐Performance Nanoscale Materials for Supercapacitors and Sodium‐Ion Batteries

材料科学 超级电容器 储能 多孔性 纳米技术 碳纳米管 纳米孔 纳米尺度 碳纤维 化学工程 双金属片 离子 电容 电极 复合材料 金属 化学 有机化学 功率(物理) 复合数 物理 工程类 量子力学 物理化学 冶金
作者
Jinlu Song,Lulu Chai,Anuj Kumar,Man Zhao,Yanzhi Sun,Xiaoguang Liu,Junqing Pan
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (14): e2306272-e2306272 被引量:33
标识
DOI:10.1002/smll.202306272
摘要

Abstract Precise control of pore volume and size of carbon nanoscale materials is crucial for achieving high capacity and rate performances of charge/discharge. In this paper, starting from the unique mechanism of the role of In, Zn combination, and carboxyl functional groups in the formation of the lumen and pore size, the composition of InZn‐MIL‐68 is regulated to precisely tune the diameter and wall pore size of the hollow carbon tubes. The hollow carbon nanotubes (CNT) with high‐capacity storage and fast exchange of Na + ions and charges are prepared. The CNT possess ultra‐high specific capacitance and ultra‐long cycle life and also offer several times higher Na + ion storage capacity and rate performance than the existing CNTs. Density functional theory calculations and tests reveal that these superior characteristics are attributed to the spacious hollow structure, which provides sufficient space for Na + storage and the tube wall's distinctive porosity of tube wall as well as open ends for facilitating Na + rapid desorption. It is believed that precise control of sub‐nanopore volume and pore size by tuning the composition of the carbon materials derived from bimetallic metal–organic frameworks (MOFs) will establish the basis for the future development of high‐energy density and high‐power density supercapacitors and batteries.
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