近日，我院柔性与生物电子团队张一洲教授和扬州大学的庞欢教授合作在《Advanced Materials》（T1期刊，材料领域顶级期刊，影响因子32.086）上发表题为“Ethanol-induced Ni2+-intercalated cobalt organic frameworks on vanadium pentoxide for synergistically enhancing the performance of 3D-printed micro-supercapacitors”的研究性论文，张一洲教授和庞欢教授为该论文的共同通讯作者。
便携式、柔性和可穿戴电子设备的发展对高性能电化学储能设备提出了新的要求。与电池相比，超级电容器具有优异的倍率性能、循环寿命和安全性，然而，超级电容器的能量密度相对较低，设计三维多孔电极可以有效地提高活性物质的质量负载，同时保持较短的离子、电子传输距离和快速的反应动力学，可有效提高超级电容器能量和功率密度，但制备三维多孔电极的传统方法复杂、昂贵、耗时，并且很难精确控制电极的结构。在此背景下，3D打印微型超级电容器愈发受到人们关注。
该论文利用乙醇溶剂效应对ZIF-67表面配位的模式影响以及Ni2+、Co2+和N的配位能力不同，通过Ni离子的引入以及Co2+和Ni2+的交换形成了表面分离活性位点。此外，利用Ni2+的电子构型(d8)与ZIF-67的三维结构不相容，通过控制Ni掺杂量来合成空心NiCoMOF@CoOOH@V2O5纳米复合材料。同时以该材料和MXene水凝胶为墨水通过直写式3D打印构建了非对称微型超级电容器。进一步通过Raman和原位XRD等手段探究了电极材料充放电过程中离子的嵌入脱出机理，解释了该打印电极和器件具有较好电化学性能的原因。
文献链接网址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211523