超级电容器(Supercapacitors,SCs),作为一种既经济又高效的新型能源存储装置,有很多优点,如充放电快、循环寿命长、功率密度高,但是低的能量密度也限制了它的实际应用。所以对于超级电容器来说,要提高其储能性能,最关键的是设计合适的电极材料。沸石咪挫类骨架材料(Zeolitic imidazolate frameworks,ZIF),是 MOF(Metal-organic frameworks,MOF)的一类,由过渡金属离子与咪唑基配体组成的一类有序的多孔功能材料,具有MOF的一些优点,如比表面积大,孔径可调,有序的晶体结构,多样的有机官能团,丰富的氧化还原活性位点等。此外,ZIF导向的纳米材料能够很好的保留原始ZIF的多孔结构和形貌,有利于提高电化学储能性能,因此,被广泛用作理想的自牺牲模板或前驱体。在本研究中,我们主要研究了 2D树叶状ZIF导向的金属硫化物及3D复合物纳米阵列结构电极材料在超级电容器方面的研究。主要研究内容如下:(1)利用Co2+和2-甲基咪唑的配位,在导电基底泡沫镍(NF)上原位生长2D树叶状Co-ZIF-L纳米片阵列;然后,通过加入金属锌,调节不同锌、钴摩尔比,首次成功制备了 2D树叶状双金属锌钴ZIF纳米片阵列(ZnCo-ZIF-L/NF)。对这两种树叶状ZIF,采用溶剂热法进行硫化,首次成功制备了 2D树叶状多孔Co9S8/NF和Zn-Co-S/NF纳米片阵列。在1 mol L-1 KOH电解液中,对多孔Co9S8/NF和Zn-Co-S/NF分别进行电化学测试。结果表明:Co9S8/NF在0.5 Ag-1时,比电容高达1098.8 F g-1。与负极材料活性炭(AC)组装为非对称超级电容器(ASC),功率密度为828.5 W kg-1时,能量密度达到20.0 Wh kg-1;Zn-Co-S/NF在0.5 A g-1时,比电容高达2354.3 F g-1,循环1000次以后,电容保留率在88.6%。基于此,我们开发了一种新型的化学刻蚀-离子交换法,成功制备了 Ni-Co-S分级结构纳米片阵列。在作为电极材料时,0.5 A g-1时,比电容达到1406.9 F g-1,1000次循环后电容保留率达到88.6%。与AC组装成ASC时,能量密度达到24.8Wh kg-1,功率密度最高达到8.5 kW kg-1。(2)利用双金属 ZIF作为自牺牲模板,又成功设计了 3D分级ZnCo2O4@Ni(OH)2/NF核壳纳米片阵列结构材料。基于ZnCo2O4“核”与Ni(OH)2“壳”之间的协同效应,该核壳纳米片阵列作为电极材料时,表现出优异的储能性能。在1 mA cm-2时,比电容达到3063.2 mF cm-2。与AC组装成ASC,功率密度和能量密度分别高达8.02 kW kg-1和40.0 Wh kg-1,并且在10 A g-1时,循环5000次,电容保留率高达98.4%,表现出了良好的循环稳定性。此外,该ASC装置在实际应用中可以成功点亮LED灯。综上,本文主要以2D树叶状ZIF作为模板或前驱体,在导电基底上成功制备了单/双金属硫化物或复合物纳米片阵列电极材料,并深入探究了其结构,形貌和化学组成对电化学储能的影响。同时,上述ZIF及其衍生物合成方法简单,易操作,为构筑其它储能材料提供了有效的路径。