MOF复合物的设计合成及其在超级电容器中的电性能研究的任务书.docx

MOF复合物的设计合成及其在超级电容器中的电性能研究的任务书
任务书
题目：MOF复合物的设计合成及其在超级电容器中的电性能研究
研究背景与意义：
超级电容器因其高能量密度、快速充放电等优点受到广泛关注，并越来越成为新型储能技术的研究热点。目前，纳米孔材料被广泛应用于超级电容器中的电极材料中，但其性能受制于材料的孔隙度、表面积和可导电性。与此同时，金属-有机框架（MOF）是一类由金属离子和有机配体组成的多孔材料，其结构可软件设计，并能够调节孔隙度、表面积和可导电性。因此，通过设计合成具有良好电导率和可调节孔隙度的MOF复合材料，开发高性能的超级电容器，具有重要的研究意义和应用价值。
研究内容：
1.基于软件模拟设计具有良好电导率和可调节孔隙度的MOF复合材料。
2.合成设计的MOF复合材料，并进行材料的表征分析，包括X射线衍射、热重分析、红外光谱和扫描电镜等分析。
3.制备基于设计的MOF复合材料的超级电容器，测试其电化学性能，包括比容量、比能量、循环寿命和内阻等性能。
4.实验结果分析：通过实验结果分析，探讨MOF复合材料的电化学性能与其物理结构之间的关系。
研究步骤：
1.文献调研：收集与MOF复合材料和超级电容器相关的文献资料，对国内外研究现状进行分析和总结。
2.软件模拟：利用软件进行MOF复合材料的设计和模拟，并对其物理结构进行优化。
3.合成MOF复合材料：根据设计的MOF复合材料提供的条件进行合成，通过XRD、TGA、IR和SEM等手段进行材料表征。
4.制备超级电容器：将设计合成的MOF复合材料应用于超级电容器的电极材料中，制备基于设计的超级电容器。
5.测试电化学性能：对制备的超级电容器进行电化学测试，测量比容量、比能量、循环寿命和内阻等性能。
6.数据分析和讨论：对实验结果进行分析和讨论，探讨MOF复合材料的电化学性能与其物理结构之间的关系。
成果要求：
1.设计合成出具有良好电导率和可调节孔隙度的MOF复合材料，并探讨材料的结构与性能之间的关系。
2.制备出基于设计的MOF复合材料的超级电容器，并得出其电化学性能表现。
3.较好的理论和实践能力。出具实验记录、实验日志及靶定实验进度。
4.撰写不少于4000字的学术论文，并参与撰写相关学术期刊并投稿发表。
经费预算：
本课题的经费预算总计为人民币20万元。其中，研究费用为15万元，包括研究用材料和仪器的购置费用、差旅费等；人员费用为5万元，包括人员薪酬和保险等。
时间规划：
本课题计划用时两年，时间规划如下：
第一年：
1.文献调研和研究方案的设计：3个月。
2.MOF复合材料的设计和模拟：6个月。
3.MOF复合材料的合成、表征以及基于设计的超级电容器的制备：9个月。
4.实验数据的收集和处理：3个月。
第二年：
1.超级电容器的电化学性能测试：6个月。
2.实验数据分析与结论讨论：6个月。
3.论文撰写：9个月。
注：时间规划按照研究进展和实际工作进度进行调整。