摘要：
MOFs衍生材料由于具有各种可控制的纳米结构，其较大的比表面积和高孔隙率引起了人们的广泛关注。为了更好地提高离子电池和超级电容的性能，研究人员对多孔材料进行了多种选择和匹配。我们综述了典型的MOFs衍生多孔材料(微孔、介孔、大孔和分级多孔碳材料)和金属衍生多孔材料(锌、铁、铜)在离子电池和超级电容电极材料设计与合成中的应用和研究进展。
关键字：MOFs，离子电池，超级电容器，金属多孔材料
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1.介绍
能源的不断减少促进了高性能、低成本电化学材料如MOFs多孔材料的发展，其具有高比表面积、结构可调、孔径均匀等特点。
多孔碳材料主要分为微孔、介孔和大孔三种孔隙结构。主要应用于超级电容器和离子电池中。器件性能主要取决于电极材料，提高超级电容器离子电池性能的关键是提高电极材料的比。多孔材料的孔隙结构和电导率是影响电极性能的主要因素。
2.MOFs材料的简要概述
由含氧、氮的有机配体和过渡金属自组装的MOFs是具有周期性网络结构的结晶材料，它一般具有沸石的结构。与沸石、碳等传统多孔材料相比，由于MOFs具有高度可控的结构，并能产生多孔形态，它已成为超级电容器和离子电池电极的理想材料。
3.多孔材料
3.1、微孔材料
微孔主要存在于MOFs中。微孔有利于离子扩散，提高电极导电性，抑制锂硫电池的梭形效应，微孔的出现大大解决了这个问题，微孔可涂覆硫并吸附可溶性硫化物，并可与介孔和大孔结合实现屏蔽功能。
由于具有良好的导电性和结构稳定性，碳材料已经成为制造电极材料中不可缺少的组成部分。在未来，锂离子电池和超级电容器将有很大的发展潜力和空间。
3.2、介孔材料
介孔炭具有多孔结构有序、环保、孔径分布广、孔隙可控、相对密度低、结构多样、比表面积大等优点。它不仅为电解液离子的快速扩散提供了通道，而且提高了电解液在充放电过程中吸附离子的能力。因此，介孔碳材料对于缩短离子输运时间，提高离子的迁移率非常重要。
介孔碳材料在提高电化学能量密度和功率密度方面具有良好的发展前景。大大提高了多孔材料的储能能力。与微孔和大孔相比，介孔材料更有利于反应物或溶剂的传播。材料的性质决定了能量密度和功率密度，介孔的存在极大地改善了这两个方面的表现。
3.3、大孔材料
近年来，大孔材料由于其独特的孔结构，在吸附、分离和催化等方面表现出了高效率和独特的性能，大孔材料具有大孔径和高导电性，在锂离子电池和超级电容器等电极材料中具有广阔的应用前景。
目前，大孔隙材料仍面临着无序、易坍塌等严重问题。而由生物材料制备的低成本、可再生、导电性能优异的大孔材料有望在未来的锂硫电池和超级电容器领域发挥重要作用。
3.4、多级孔碳材料
多孔碳材料具有良好的电容性能，是一种很有前途的超级电容器储能材料。层次化的碳结构以层次化的方式相互连接和组装。由于微孔比表面积大，电荷存储能力增强，介孔、大孔和多级碳结构可以改善电解质的渗透，促进离子扩散。分层多孔碳材料的出现极大地促进了超级电容器的发展。
4.金属衍生物的多孔材料
4.1、基于锌的MOFs衍生物材料在离子电池和超级电容中的应用
锌的熔点和沸点较低，在热解过程中可以去除，这有利于在900℃以上惰性气体中制备多孔结构。因此，基于锌基MOFs受到了特别的关注。然而，锌基MOFs直接热解得到的多孔碳的电导率有限，导致锂电池的速率性能较低。
锌基电池以其高能量密度、耐用性、可逆性和形状一致性等优点在成熟的能源技术中占据主导地位。混合金属衍生的有机骨架可以存储更多的活性锂，提高固有电导率。不同储锂能力的金属芯之间的协同作用可以进一步减轻锂离子电池的负载，同时在超级电容器中也具有广阔的应用前景。
4.2、基于铁的MOFs衍生物材料在离子电池和超级电容中的应用
过渡金属氧化物是锂离子电池极有前途的电极，因为其理论容量是石墨电极的2-3倍。在各种金属氧化物中，氧化铁因其成本低、分子量小而受到广泛关注。空心氧化铁由于内部空隙空间允许快速离子转移，循环性能较好。
过渡金属硫化物作为阳极材料虽然可以改善LIBs的电化学性能，但其循环稳定性相对较差。低导电性MOFs也会导致LIBs循环性能差。
铁是地壳中常见且分布广泛的元素。从经济角度来看，铁基MOFs在储能领域的实际应用可以降低MOFs的制造成本。
4.3、基于铜的MOFs衍生物材料在离子电池和超级电容中的应用
铜具有很高的强度和导电性。金属铜在电化学反应中不与电解质和锂离子发生反应，因此具有较高的稳定性和理想的性能。由此可见，在电极材料中掺杂Cu是提高LiBs性能和电导率的有效方法。
利用中空的内部结构提供足够的空隙空间来缓冲循环过程中体积的变化，从而实现电气连接的完整性和完整性。在网络中掺杂碳也可以显著提高电化学性能和电导率。
5.总结展望
本文主要介绍了多孔材料在储能方面的应用，以及三种金属衍生多孔材料在离子电池和超级电容器中的应用。
目前的研究方法大多是通过再加工改变电极的组成和结构来提高电极的性能，但并没有从根本上调节活性部位。因此，如何提高MOFs在催化反应中的内在活性具有重要意义。在未来，对于MOFs材料的发展，我们应该更加关注和从根本问题出发，寻找各种性能优异的材料，通过它们自身的性能和各种材料的相互结合，达到更满意的效果。鉴于资源的合理利用，开发一种简单的多孔碳材料合成路线和环保合成策略仍是一项艰巨的任务。
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