自從Caruso等人自1992年通過範本輔助策略首次開發出多殼空心球以來，微米/納米空心結構已被廣泛關注於球體、纖維、管、板、項鍊和立方體。近年來，花形空心微納米結構由於具有高比表面積、低密度、高負載量等優點而備受關注，在催化、光電、儲能、轉換、感測器、藥物輸送等領域得到了廣泛的應用。另一方面，共價有機骨架（COF）在功能電子器件方面顯示出巨大的應用潜力。然而，現時還沒有基於COFs的三維一體化空心微納米結構的精確製作的報導。
來自南京郵電大學，西北工業大學等組織的研究人員，首次通過自範本法合成了尺寸為5-7µm、空心花瓣相互連接的二惡英COF-316一體式結構。其中的生長機制包括納米顆粒的自組裝、由內而外的奧斯特瓦爾德生長和外延生長的協同過程。由於COF-316固有的孔隙率和相互連接的中空結構，通過“內”和“外”功能化，COF-316可以均勻地與聚吡咯（PPy）複合，其中氫鍵相互作用提高了充放電過程中的電荷轉移效率和結構穩定性。COF-316@PPy柔性透明超級電容器在3µA cm-2時的面比電容（CA）為783.6µF cm-2，並且其具有長期迴圈穩定性。這項工作將促進儲能裝置利用三維空心COF資料設計理念的研究。相關論文發表在Advanced Functional Materials。
論文連結：
https://doi.org/10.1002/adfm.202010306
圖1.三維空心花形COF-316微結構的合成與表徵
圖2.空心花形COF-316微結構的形成機理和隨時間變化的結構特徵。
圖3.COF-316@PPyTCEs的製造和表徵
圖4.COF-316@PPyFTSCs在ITO-PET表面的電化學表徵
綜上所述，本文首次採用自範本法合成了化學穩定性較高的三維空心二惡英花形COF316微結構。隨時間變化的研究揭示了自組裝、自內向外Ostwald生長和外延生長的協同機制。此外，COF316和PPy之間穩定的氫鍵相互作用顯著地提高了充放電過程中的長期穩定性和離子轉移速率。COF316/PPy FTSC在3µAcm-2時的CA為783.6µF cm-2，在20µAcm-2時的迴圈穩定性高達3400次，優於其他空心結構或低密度石墨烯氧化物超級電容器。本文的工作為三維空心COF的製備和各種具有明顯結構優勢的FTSC的進一步構建鋪平了道路。
本文來自微信公眾號【材料科學與工程】，未經許可謝絕二次轉載至其他網站，如需轉載請聯系微信公眾號mse_material
本文版權歸原作者所有，文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系，我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理！