以超支化聚酰胺胺(HPAMAM)为稳定剂在炭化纤维素上支撑COF制备电极用作超级电容器

共价有机框架(COFs)是一类由有机构建块以周期性方式共价连接形成的晶体多孔聚合物，由于其高比表面积、多孔结构和多个氧化还原活性位点，在电化学储能方面显示出巨大的应用潜力，特别是COFs在储能领域受到越来越多的关注，例如作为超级电容器的电极材料。COFs作为超级电容器电极材料具有以下优点：(1)高比表面积和多孔结构为电解质离子在电极表面的吸附提供了空间，有利于改善双层电容；(2)有序的孔隙为电解质离子的快速输送创造了有利条件，有助于提高电极的速率能力；和(3) COFs的不同设计策略使得引入氧化还原活性基团成为可能，这可以为高能量密度和理论容量提供赝电容能力。然而，COFs在实际应用中也暴露出一些缺点。首先，COFs通常具有较低的导电性，这限制了框架内的电荷传输并抑制了电化学性能。其次，COF片材之间强烈的p-p相互作用导致严重的堆积，这可以大大减少COFs的有效活性位点。此外，传统的COFs通常以不溶性粉末的形式存在，机械强度较弱，加工性能较差。上述缺点限制了COFs在电化学储能中的应用。因此需要新的策略来提高COFs的导电性、可及性和可加工性。

东北林业大学黄修杰等人研究以超支化聚酰胺胺(HPAMAM)为稳定剂，在双醛纤维素纤维上合成2,6-二氨基蒽醌-1,3,5-三甲酰间苯三酚COF。碳化后，COF均匀稳定地支撑在导电碳纤维(CCFs)上，用于制备复合纸电极(CCF-HPAMAM-COF纸)。碳化纤维为碳纤维提供了机械支撑，提高了电子传递效率。COF层由于其多孔结构缩短了离子扩散路径，炭化纤维中电荷的高效传递和电解质离子在COF层中的快速扩散使得COF中的氧化还原活性位点得到了充分利用。CCF-HPAMAM-COF纸具有高体积比电容(0.5 mA/cm2时66.7 F/cm3)，良好的倍率能力(在10倍电流密度下电容保持率为82%)和长寿命(10,000次循环后充放电稳定性为93.7%)。本工作为新一代可持续发展的碳化纤维开发了一种稳定负载COFs的碳化纸支撑电极超级电容器。

文献来源：Y. Shi, Y. Liu, X. Huang*, X. Qian. Carbonized paper-supported electrode with covalent organic framework layers on carbonized cellulose fibers for supercapacitor application. Materials Today Chemistry 2023, 31, 101617.