普魯士藍類似物(PBAs)，被認為是一類鐵氰化合物(HCF)或金屬有機框架化合物(MOFs)，通常以AxMA[MB(CN)6]y·zH2O公式來表示，其中A為骨架間可嵌入的陽離子，如Li+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，MA和MB是由氰基配體連接的過渡金屬（如鈷、鎳、錳），分別與CN基團的氮和碳八面配位，此類材料已經廣泛應用在催化，光熱治療，信息存儲，傳感器，和能量存儲領域。在可充電電池中，HCF材料具有開放骨架的可用通道和剛性結構，快速的電荷轉移動力學特徵和較長的循環壽命，Li+、Na+等陽離子可以被容納並擴散到過渡金屬和氰基配體形成的交叉骨架的空隙中，因此成為一種有前途的陰極材料。一般來說，PBAs具有存儲兩個鈉離子的能力，理論容量可達170 mAh/g，因此越來越受到人們的重視。當前對該材料的研究主要集中在以下兩個方面:(1)通過合理選擇HCF模板的組分和控制化學轉化過程，合理控制最終產物的組成;（2）在製備過程中可以生成多功能或多層次的納米結構。HCF具有成本低、製備方便、穩定性好、框架結構、成分可設計等優點，在電化學儲能相關領域具有巨大的應用潛力。
武漢大學印刷與包裝系可印刷功能材料與印刷電子實驗室吳偉教授課題組從結構設計方面，提出了簡單的製備方法，通過一步加入NH4F的方法製備了多級結構的MnHCF-MnOx電極材料，並從製備原理方面進行了一些探討，最後利用印刷電子技術，實現了高性能的柔性圖案化超級電容器的製備。相關成功發表在Advanced Energy Materials（DOI:10.1002/aenm.202000022）上。
實際上，引入高性能的贗電容材料仍是當前提升單一電極材料的有效方式，然而在眾多方法中，大部分是兩種材料的直接複合，使得兩種材料結合方式不夠穩定，並且製備過程比較繁瑣。本研究通過簡單自模板的方法，製備了多級結構的MnHCF-MnOx電極材料，並在原理方面對此方法進行闡述，得到的電極材料在電容性能上比單純的MnHCF提高了2.4倍。隨後，將該電極材料與氧化石墨烯複合製備可印刷的功能性油墨，通過對油墨的接觸角測試和流變力學性能進行分析，為後續製備的高精度可印刷超級電容器提供了理論基礎，同時利用兩種印刷電極材料的協同作用，極大的提升了印刷超級電容器的綜合電化學性能，電化學測試結果表明：其對稱超級電容器的電壓可達到1 V，面積電容可達到16.8 mF/cm2，能量和功率密度分別為0.5 mWh/cm2和0.0023 mW/cm2。此外，該圖案化的印刷超級電容器還表現出優異的柔性，即使彎曲多個的角度(60°，90°和180°)和經過百次彎曲循環，電容也能保持穩定。在實際應用中，通過多個陣列的串聯和並聯均可為多種LED燈提供能量。這種簡單的自模板方法可以擴展到其他電極材料的製備中，為以後大批量生產印刷超級電容器提供了方法和理論基礎。
—— 分享新聞，還能獲得積分兌換好禮哦 ——