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人们化石燃料的过度依赖,导致全球能源危机日趋严重;工业碳排放的不断增加,导致全球性的温室气体不断增加;可再生、清洁的能源的开发成了缓解这一大难题的重要环节。借助纳米材料技术,材料科学取得了长足发展,极大地促进了新能源基础器件的发展。其中,电化学超级电容器倍率性能高,具有快充能力,并且能够达到新兴的新能源行业中长期持久使用的指标。本文制备了掺杂不同金属摩尔比普鲁士蓝类似物,金属有机框架材料ZIF-67,并将性能较好的普鲁士蓝类似物与ZIF-67复合用作超级电容器电极材料。主要分为以下三个部分:(1)控制镍与钴元素的摩尔比,室温下通过共沉淀法合成了镍钴元素含量不同的Ni1.5Co0.5Fe-PBA和Ni0.5Co1.5Fe-PBA纳米立方体。结合了双金属元素的PBA具有大的比表面积与电解质接触,更多的活性位点,均展现出良好的性能。Ni1.5Co0.5Fe-PBA材料在碱性溶液中的比电容量为2305 F g-1,在2000次充放电耐久性测试后仍保持原始电容 92.67%。而 Ni0.5Co1.5Fe-PBA 在 0.5 Ag-1 时具有 1074F g-1的比电容量,81.35%的容量保持率(5A g-1)。作为非对称水系装置,Ni1.5Co0.5Fe-PBA//AC的最大比能量为40.5 Wh kg-1;Ni0.5Co1.5Fe-PBA//AC最大的比能量为83.4 Wh kg-1。另外,控制掺杂金属的配比,是一种可以多样且高效地探索出更多高性能普鲁士蓝类似物的办法。(2)通过在室温下分别控制过渡金属镍与钴的摩尔质量的简单共沉淀制备出Ni2Fe-PBA和中空的Co2Fe-PBA。其中形成的Co2Fe-PBA由于其饱和度相对较低,自发的通过Ostwald熟化法形成了中空结构,这类纳米材料具有更多的活性位点,与电解质接触的面积更大,并且具有更薄的壳层利于离子穿透,这使得Co2Fe-PBA在超级电容器的性能远远高出Ni2Fe-PBA。在0.5 Ag-1的电流密度下,Co2HCFe的比电容在碱性条件下甚至达到2526 F g-1，在5 A g-1的2000次充放电耐久性测试后仍保留90.25%的伊始容量。Ni2Fe-PBA的比电容量为275 F g-1,循环容量保持率达到75.46%。另外,Ni2Fe-PBA//AC与Co2Fe-PBA//AC水系装置时,当比功率为1242 W kg-1时,它们的最大比能量分别为22.2 W h kg-1和53.8 W h kg-1。(3)选取前两章性能最优的仅掺杂钴元素的普鲁士蓝类似物,巧妙地利用内部与表面富含游离的Co2+的MOF材料ZIF-67,与六氰合铁酸钾在室温下反应,制得不同时间不同复合程度的产物,CoFe-PBA@ZIF-67-2 h,12 h和24 h,复合材料在不同时间下,均保留了 ZIF-67的正十二面体框架。CoFe-PBA@ZIF-67-12h样品性能最佳,这归因于CoFe-PBA与ZIF-67复合的程度刚好提供足够的活性位点,更加有利于离子迁移。CoFe-PBA@ZIF-67-2h则因为其核壳结构,使得其性能较为优异。CoFe-PBA@ZIF-67-24 h性能最差,由于复合时间较长导致ZIF-67表面覆盖的CoFe-PBA较多,使得ZIF-67难以参与到离子迁移当中。