通讯作者：冯光

通讯单位：华中科技大学

论文速览

导电金属-有机骨架（c-MOFs）和离子液体（ILs）已成为高性能超级电容器的有利组合。然而，c-MOFs的纳米约束和ILs的高粘度减缓了充电过程，但可通过添加溶剂来解决。 本研究探讨了导电金属有机框架（c-MOFs）和离子液体（ILs）在高性能超级电容器中的结合应用。

研究通过恒电位分子模拟，发现在最佳IL与溶剂比例（0.107）下，可以显著提升超过100%的容量和约6倍的充电速度。通过合成接近理想状态的c-MOFs并开发多尺度模型，将分子模拟与电化学测量相联系，证实了这些改进。

结果表明，溶剂作为“离子排斥剂”增强了电荷存储，同时作为“离子交通警察”优化了离子传输路径，加速了充电动力学。本工作为MOF超级电容器的优化设计铺平了道路。

冯光，男，1980年9月生。华中科技大学教授/博导，国家杰出青年科学基金获得者，英国皇家化学学会会士。

近些年来，一直从事与微纳尺度界面和输运相关的基础问题研究，在有关超级电容器储能机理与优化设计方面做出了一些成果。研究工作具有能源与物理、化学、材料等方向相交叉的学科特点；已发表英文书籍3章、SCI期刊论文百余篇，其中第一/通讯作者论文70余篇（包括Nature Materials、Nature Computational Science、Nature Communications、Physical Review Letters、Physical Review X、Advanced Materials、Angewandte Chemie、Chemical Reviews等），H因子45

图文导读

图1：MD模拟系统的快照和电极与电解液的原子结构

图2：c-MOF超级电容器的实验测量电容性能

图3：c-MOF孔道内离子结构的分布

图4：溶剂加速充电动力学的机制

总结展望

本研究的亮点在于揭示了有机溶剂在c-MOF超级电容器中同时充当“离子排斥剂”和“离子交通警察”的双重角色，实现了超过100%的容量提升和大约6倍的充电速度增加。

通过精确控制IL与溶剂的比例，优化了离子在MOF孔道中的传输路径，显著提高了超级电容器的充放电性能。这些发现不仅为设计具有高能量和功率性能的多孔超级电容器奠定了基础，而且对于电池、离子门控和电润湿等其他应用也具有潜在的指导意义。

文献信息

标题：Organic Solvent Boosts Charge Storage and Charging Dynamics of Conductive MOF Supercapacitors

期刊：Advanced Materials DOI：10.1002/adma.202403202