金属有机框架(MOFs)由于其固有的多通道结构、高理论容量和精确的可调节性而被认为是推进储能的有前途的候选者。然而，电导率低，结构稳定性差，导致其倍率和循环性能不理想，极大地阻碍了其实际应用。扬州大学化学化工学院庞欢教授团队提出了一种类似海胆的Co-ZIF-L超结构，采用分子模板诱导自组装，然后采用离子交换方法，该超结构具有更好的电导率，连续通道和高稳定性。离子交换可以逐渐腐蚀上层结构，导致三维(3D)交联超薄多孔纳米片重构Co-ZIF-L。此外，精确控制Co与Ni的比例可以构建有效的微电场，协同促进电子和电解质离子的快速转移，提高CoNi-ZIF-L的导电性和稳定性。Co6.53Ni-ZIF-L电极具有高比容量(在1 A g−1下为602 F g−1)和长循环稳定性(在5 A g−1下循环4000次后保持95.3%)。采用凝胶电解质制备的Co6.53Ni-ZIF-L//AC非对称柔性超级电容器也表现出优异的循环稳定性(在5 A g−1下循环4000次后保持率为93.3%)。这一发现为电极材料的选择和储能效率的提高提供了有价值的见解，相关论文以“Ion Exchange-mediated 3D Cross-linked ZIF-L Superstructure for Flexible Electrochemical Energy Storage”为题，发表在
金属-有机框架是一类有机连接剂将无机节点连接成重复晶格的结构，通常具有高比表面积、高微孔隙率和设计孔表面功能的能力等特点。因此，具有多种性能的先进MOF基材料适用于催化、传感、光子学、电子学和电化学储能等领域。近年来，研究人员在构建更复杂的MOF系统方面取得了重大突破。特别是，微米级或纳米级的MOF晶体可以用作自组装成多功能和有序的超结构的基石，这些超结构具有手性、磁性和光学等特性。然而，如何采用合适的方法使金属离子与配体在局域空间内发生配位反应，制备具有超结构的MOF材料，仍然是一个挑战。
图2. a)， b)， c)， d) Co-ZIF-L, Co10.67Ni-ZIF-L, Co8.07Ni-ZIF-L, Co6.53Ni-ZIF-L的SEM图像；e)， f)， g)， h) Co-ZIF-L, Co10.67Ni-ZIF-L, Co8.07Ni-ZIF-L, Co6.53Ni-ZIF-L的TEM图像；i) Co6.53Ni-ZIF-L的HAADF-STEM图像和元素映射；j)不同样品的N2吸附/解吸等温线；k)不同样品孔径分布。
图5. Co6.53Ni-ZIF-L//AC不对称柔性超级电容器装置的电化学性能。a) Co6.53Ni-ZIF-L//AC不对称柔性超级电容器装置的结构图；b) 电流密度为1.0至5.0 A g-1时的GCD曲线时的CV曲线次GCD循环（电流密度为5 A g-1）的长期循环稳定性，不对称柔性超级电容器装置成功点亮了LED二极管；e) 对数峰值电流与对数扫描速率图；f) 电容贡献图；g) Co6.53Ni-ZIF-L//AC不对称柔性超级电容器装置在折迭0°、90°、180°和返回0°时的CV曲线Ni-ZIF-L//AC不对称柔性超级电容器在折迭0°、90°、180°和返回0°时的示意图。
利用PVP作为分子模板，ZIF-L自组装成更复杂的MOF超结构。为了重建MOF以获得更稳定的结构和更好的储能性能，Co-ZIF-L上层结构通过Ni 2+离子交换进行改性。制备的MOF材料具有602 F g −1的高比容量，在4000 GCD循环后，在5 A g −1下的容量保持率为95.3%。制备了以PVA-KOH为凝胶电解质的非对称柔性超级电容器，在4000 GCD循环后，其容量保持率保持在93.3%。Co 6.53Ni-ZIF-L优异的速率性能和长周期稳定性可归因于其三维交联的上层结构，可以构建连续的电子或电解质离子转移通道。此外，Co和Ni原子的精确控制可以形成有效的微电场，进一步协同增强电子和电解质离子的转移，从而提高CoNi-ZIF-L的导电性和稳定性。DFT计算验证了不同Co和Ni比下CoNi-ZIF-L的DOS，验证了Ni 2+离子交换法改性MOF的有效性。这项工作为实现更高效的能量存储和超级电容器电极材料的选择提供了参考。
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