金属有机框架
金属有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)由YAGHI和LI在20世纪90年代末首次提出，主要由金属离子和有机连接物组成，金属离子可以是过渡金属、碱土金属或镧系元素的离子，有机连接物通常是带有N或多齿原子(吡啶基、多胺、羧酸盐等)的多齿分子。
MOFs因为其轻质(~0.13g/cm3)、高比表面积(10000m2/g)、结构和组成多样的特点而受到广泛关注，在气体存储或分离、催化、药物输送和成像等领域有着广泛的应用前景。越来越多的研究显示MOFs材料具有的复杂体系结构和独特化学成分可用于电化学储能和转换，实现在二次电池、超级电容器和燃料电池等领域的应用，而可控合成的MOFs及其衍生纳米材料为研究和调整其应用提供了可能，图1和表1总结了各种制备MOFs及其衍生纳米材料的方法和特点。 图1 MOFs前驱体及其衍生纳米材料的合成策略综述
表1 MOFs前驱体合成方法综述
在所有已报道的锂和钠离子电池负极材料中，金属氧化物因高能量密度(600~1500mA·h/g)和经济环保的优势成为下一代负极材料的候选之一。MOFs除了直接作为电极材料使用外，还可以通过一些简单的处理得到各种具有有趣结构的衍生金属氧化物。根据转化过程的反应机理，这些处理方法主要分为以下四类：
(1)惰性气氛自热解；
(2)与气体/蒸汽的化学反应；
(3)与溶液的化学反应；
(4)化学刻蚀。
通过以上方法，这些MOFs衍生材料可以容易地形成各种结构和成分可调的多孔或中空结构，而不需要额外的模板或繁琐的过程，与传统方法相比显示出显著的优点。本文总结的基于MOFs进一步处理得到的不同纳米结构金属氧化物如表2和图2所示。
表2 MOFs衍生纳米材料合成方法综述
图2 几种基于MOFs的纳米结构举例
MOFs和MOFs基复合前驱体将为合成结构复杂度高的纳米结构材料提供新的机会。关于金属氧化物作为锂离子电池和钠离子电池的综述很多，这里不做详细介绍和深入讨论，本文仅讨论MOFs衍生金属氧化物作为电极材料在锂离子电池和钠离子电池领域的应用。
MOFs及其衍生金属氧化物在锂离子电池中的应用
1、MOFs的应用：
锂离子电池是通过Li+在正负极材料中的嵌入/脱出来实现能量的吸收和释放，因此具有多孔结构、高比表面积和优异导电性能的MOFs很适合作为锂离子电池电极材料。以下将介绍MOFs作为锂离子电池电极材料在正极和负极上的应用情况。
正极材料：
FEREY等报道了一种可作为LIBs正极材料的MIL-53(Fe)。实验表明，在C/40倍率下，每个Fe3+层间可嵌入0.6个Li+，具有70mA·h/g的能量密度，且其循环稳定性优异。PENG等在2C倍率下对MOFs材料Cu-TCA进行了锂离子电池充放电循环测试，充放电电压平台稳定在3.4V，200次循环后放电比容量可达45.1mA·h/g。因此，MOFs被认为是具有应用潜力的LIB
s正极材料。
负极材料：
除了作为正极材料，MOFs还可作为负极材料。MAITI等通过溶剂法合成了Mn-BTC-MOFs，MOFs中的羧基基团提高了Li+的嵌入/脱出能力，初始放电容量可达694mA·h/g，在100mA/g电流密度下循环100次后依然保持83%的容量，如图3所示。
图3 (a)Mn-BTC-MOFs有机部分中与Li+配位的可能位点；Mn-BTC-MOF的恒电流充放电曲线(b)和循环性能(c)
AN等通过溶剂热法制备的二维Ni基MOFs初始放电容量320mA·h/g，100次循环后可达120mA·h/g。基于萘甲酸盐(NTC)与Li、Ni优异的结合性，HAN等水热制备的Li/Ni-NTC电化学性能稳定，初始放电容量高达1084mA·h/g，80次循环后稳定在482mA·h/g，如图4所示。
图4 MOF(Ni-Me4BPZ)的配位模式(a)、平面结构(b)和sql拓扑结构(c)；(d)Li-NTC、Ni-NTC和Li/Ni-NTC的循环性能
2、MOFs衍生金属氧化物的应用
金属氧化物因能量密度高(600~1500mA·h/g)和经济环保的优势成为可供选择的下一代负极材料之一。但金属氧化物作为LIBs负极材料时依然存在一些问题：
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