金属有机骨架（MOF）是一类具有独特的电子、光学和催化特性的新型材料，也可以作为制备各种金属、金属化合物-碳复合材料和碳材料的前驱体。MOF衍生的阵列结构是一种特殊的纳米结构，具有较大的比表面积，可以有效缩短电化学反应过程中离子和电子的传输路径，从而显著提高活性材料的利用率。MOF衍生的阵列结构材料凭借其良好性能，在电化学储能、催化、电磁波吸收等领域应用广泛。
随着各类便携式柔性电子设备的出现，超级电容器以其高功率密度、高循环稳定性而广受关注，但能量密度较低限制了其工业应用。在超级电容器的电极材料中，碳材料具有较好的循环稳定性和较高的功率密度，但由于其双电层电容的储能原理，此类材料具有较低的比容量和能量密度。金属化合物做电极材料具有较高的比容量和能量密度，但由于受化学活性和导电性影响，其功率密度和循环稳定性偏低。因此，使用碳布做柔性基底，将碳材料和金属化合物两者复合来改善单一电极材料的性能，是提高超级电容器电极材料电化学性能的有效方法。
近日，西北工业大学柔性电子研究院官操教授的团队将生长在柔性碳布上的Co-MOF阵列经过两步热处理，成功分别制备出嵌在氮掺杂碳纳米片中的Co3O4、CoSe2和CoS2纳米阵列，并将其应用于柔性超级电容器的正极。此电极材料结构有独特优势：较大的水平尺寸和超薄的厚度能够大大改善电导率、增大比表面积，极大的促进了电化学反应中载流子的转移。此外，文章系统地比较了三种材料的形态、结构和电化学性能，并将上述材料做正极，分别与Co-NC@Fe2O3组成超级电容器，电化学测试结果显示，以NC@CoS2做正极，Co-NC@Fe2O3作为负极的超级电容器在7.6 W h / kg的能量密度下，达到23.5 kW / kg的功率密度，并且在多次充放电后显示出良好的稳定性。该研究工作成功设计和制备出碳-金属化合物的复合阵列材料，并证明其在储能领域中的潜在应用。
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Carbon Nanoarrays Embedded with Metal Compounds for High-Performance Flexible Supercapacitors
Chenyu Zhu, Cao Guan, Dongming Cai, Tian Chen, Yonghui Wang, Junjie Du, Jun Wu, Xi Xu, Hong Yu, Wei Huang
Batt. Supercaps, 2019, DOI: 10.1002/batt.201900174
（本稿件来自Wiley）
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