（1）超级电容器 石墨烯由于其比表面积大、传质速度快、化学稳定性好，使其成为电化学双电

层电容器（EDLC）的很有竞争力的电极材料。然而，即使石墨烯有着 2600  m2g-1

的比表面积，由于其互相堆叠使而未能被完全利用，因此有着很大的固有比电容

（550 Fg-1）也未能物尽其用。科学研究发现，三维结构的石墨烯材料可以有效地解 决这个难题，由于它特有的三维结构大大增加了电极的可及比表面积和柔韧性、极 大地提高了石墨烯的电导率并且增加了有利于电解液中离子传输的多孔通道。

（2）燃料电池 三维石墨烯以其特有的超薄片层结构、超大的比表面积、优良的导电性以及化

学稳定性好和对催化剂颗粒的超强吸附力等重要特性，而被认为在制备和生产高性 能的燃料电池方面具有重要的价值。此外，石墨烯或氧化石墨烯表面大量的官能团 可以为纳米级尺寸的催化剂成核和附着提供更多的机会[9]。

（3）锂离子电池 三维石墨烯是由石墨制备的新型碳质材料的中一种，在化学电源领域，单层和

薄层石墨的作用也备受关注。石墨烯是单层碳原子，上下表面均可以存储锂电子， 本身可以作为锂离子电池负极材料；同时由于三维石墨烯的优异机械性能和导电性 能，也常用来与其他负极材料复合，以改善电极性能。三维石墨烯具有特殊的原子 结构和电子结构，使其在复合材料中也有一定的结构优势和性能优势。在锂离子的 脱插过程中，三维石墨烯稳定的骨架结构在一定程度上缓冲了金属氧化物晶格的膨

胀，从而减少材料体积的伸缩，延长材料的循环寿命及增强其性能。三维石墨烯复 合材料虽然目前尚处于研究阶段，但在锂离子电池负极材料中具有较好的应用前 景。

1。3 MOF 材料概述

1。3。1 金属有机骨架材料（MOFs）

金属有机骨架材料，是由含氧、氮等的多齿有机配体与过渡金属离子通过自组 装相互连接，形成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料。在 20 世纪 90 年代中期， 第一类 MOFs 被成功地合成制备，由于其孔隙率和化学稳定性都不高[10]，因此科学 家通过分层、扩散法、水热法、搅拌合成法等不同方法制备了多种具有不同结构与 性质的 MOFs 材料，这些金属有机骨架大多具有多孔性、大比表面积和结构多样性 等特点。由于结构可控和生产成本低，MOFs 材料有着更广泛的应用前景，如气体 储存、催化剂、吸附分离等。

与传统的多孔材料（如沸石和活性炭）相比，MOFs 材料可以通过改变金属离 子和有机配体的合成类型来赋予其某种特定的性能，并且通过调整制备过程的条 件，MOF 衍生的金属氧化物的尺寸和形状可以得到很好地控制，有利于提高电极 材料的电化学性能的优越性。目前，按照组分单元和合成方面的不同，可以将 MOFs 材料分为以下几大类：网状金属和有机骨架材料（IRMOFs）、类沸石咪唑骨架材料论文网

（ZIFs）、莱瓦希尔骨架材料（MILs）和孔、通道式骨架材料（PCNs）[11]。不同类 型的 MOFs 材料可以通过改变结构或组成元素等方法进行相互转化，由此可以制备 多种类型的复合材料，这些多孔材料有着大的比表面积和好的稳定性，在储气、催 化、电池、吸附等化工领域展示出巨大的应用潜力[12-14]。

1。3。2 以 MOFs 为前驱体制备纳米金属氧化物的电化学性能研究

MOFs 材料的迅速发展，有着它独特的优势，同时并存的金属和碳元素给多孔 碳金属氧化物复合材料的合成提供了有利条件。经过不断尝试，研究者发现，在一