文 献 综 述

随着全球环境污染和能源短缺问题的日益严重,寻找新能源已经是各国不得不面临的现实。虽然风能、水能、太阳能等不断地被开发利用，但很难想象，它们能够完全替代传统能源。燃料电池、空气电池、锂离子电池的开发与利用逐渐可以解决人们对与能源的迫切需求。

锂离子电池（LIB）被广泛用作便携式电子设备的主要电源[1].Co₃O₄被认为是锂离子电池阳极最好的材料，因为它具有很高的理论容量（890 mAh/g），几乎是石墨的三倍（372 mAh/g）[2].然而，基于Co₃o₄的电极通常由于其大的体积变化，严重的颗粒聚集和在锂离子插入/提取过程中的缓慢Li 扩散而具有差的容量保持性。[3].提高Co₃o₄对LIB的活性和稳定性是非常期望的，但这任然是非常具有挑战性的。

已经采用许多政策来改善Co₃O₄的锂离子电池性能。Mengmeng Zhen等报道了无模板合成具有有意Li储存性能的多功能Co₃O₄纳米管[4].超薄介孔壳Co₃O₄空心球[5].多壳Co₃O₄空心微球[6]，多孔Co₃O₄/C纳米颗粒[7]已经开发了。大量工作表明纳米材料可以减少Co₃O₄和增强的应力Co₃O₄的电化学性能。介孔和空心结构可以提供足够的空间来适应Li 插入/提取引起的体积变化，并增强电极对电解质的可接近性[8].因此，纳米尺寸Co₃O₄结合介孔和中空结构是开发高性能Co₃O₄阳极材料的有效途径[9,10].在这里，我们利用（ZIF）-67的独特化学反应性质来合成Co₃O₄纳米晶组装的介孔中空多面体纳米笼（Co₃O₄PCC）。正如预期一样，所制备的Co₃O₄PCC表现出优异的电化学性能，意味着作为用于锂离子存储的高性能阳极材料具有巨大潜能。

对于LIB的广泛使用Co₃O₄主要存在两个障碍。一是锂化/脱锂过程中的大体积变化，导致循环稳定性差[11,12]，另一个是缓慢的动力学转换过程导致差速率能力[13].众所周知，尺寸和形态对材料的性能有很多大影响。通常，将粒径减少至纳米级可以有效地改善锂离子迁移并提供更高的初始容量。然而，粒径的减少会暴露更多的表面原子，并且还会导致与电解质的不良反应，导致循环性能差[14,15].

金属有机骨架（MOFs），由金属离子和金属离子组成电子给体有机桥连配体由于其可调节的孔隙率和”按需”功能而得到广泛研究.多种配置使得MOF被广泛研究用于催化，药物输送， 传感器和气体储存.最近，MOF已被用于合成金属氧化物. 本次实验中，钴基MOF用于通过两步煅烧方案合成分级纳米笼Co₃O₄。 当用作LIB的阳极材料时，所获得的纳米笼Co₃O₄ 表现出良好的循环稳定性，良好的倍率性能和高的可逆容量。

Jiuhu Zhao通过ZIF-67的热解成功合成了一系列不同尺寸的空心Co₃O₄ 多面体，用于甲苯的催化氧化。系统地研究了空心Co₃O₄ 多面体对甲苯催化氧化的尺寸效应。根据SEM和TEM结果，样品仍然保留了MOF前体的纳米尺寸和形状。特别是，400nm尺寸的Co₃O₄-400催化剂表现出优异的催化性能，甲苯（T100）的完全转化温度为280℃。通过一系列表征，得出结论是颗粒空心Co₃O₄ 多面体的尺寸可明显改变其Co³ / Co² 的表面原子比。同时，我们发现随着Co³ / Co² 表面原子比的增加，空心Co₃O₄ 多面体的催化性能明显提高。此外，大量表面吸附的氧会加速甲苯的催化氧化。此外，在Co₃O₄-400样品上在250℃下30小时内未观察到催化性能的显着降低，这表明其表现出优异的甲苯氧化稳定性。因此，它显示出在消除甲苯中作为金属氧化物催化剂的潜力。

Mingfang Yang通过容易离子辅助溶剂热处理，ZIF-67 向 ZIF-67（r）的进化，开发了花状ZIF-67微/纳米复合结构。研究了ZIF-67在时间上的形态演变。在较低温度下煅烧形成花状Co₃O₄ 微/纳米复合材料。花状Co₃O₄ 微/纳米复合结构对光催化降解RhB（83.2％）具有良好的催化性能，高于Co₃O₄（p）（69.7％）和Co的催化性能。照射90分钟后，Co₃O₄（r）（75.7％）。

Ying Wang采用简易的两步退火工艺，以钴基金属有机骨架为前驱体和模板，合成纳米笼Co₃O₄。获得的纳米笼由许多Co₃O₄ 纳米颗粒组成。N₂ 吸附等温吸附等温线表明，所得Co₃O₄ 具有多孔结构，表面积为110.6μm2g-1。电化学测试表明纳米笼Co₃O₄ 是锂离子电池的潜在候选阳极。在500mA g的高比电流-1下进行100次循环后获得810mAh g^-1 的可逆比容量。该材料还显示出良好的倍率性能，在100,200,800和1000 mA g^-1的特定电流下的可逆容量分别为1069,1063,850和720mAh g^-1 。纳米笼Co₃O₄ 的良好电化学性能可归因于其独特的分级中空结构，其在电化学循环期间保持。

Ling Wang通过采用金属有机框架（MOF）作为模板并使用顺序模板方法（STA）成功合成了Co₃O₄十二面体的中空多壳结构（HoMS）。重要的是，由于MOF中金属原子的拓扑排列，HoMS中的Co₃O₄ 纳米晶体以所需的取向组装，形成具有（111）面的主要暴露的独特壳。这个过程在这项工作中被定义为”遗传继承”。此外，这些暴露的小平面对光催化CO₂ 还原具有高活性。将此添加到从HoMS遗传的属性，即多个界面和强太阳光捕获，这些Co₃O₄ HoMS对CO₂ 光还原具有高催化活性。四壳（QS）Co₃O₄HoMSs的催化活性比Co₃O₄ 纳米颗粒和Co₃O₄ HoMSs的催化活性高约5和3倍。控制，分别。