基于Borophene@HKUST-1复合材料的柔性电极在超级电容器中的高效储能研究

　　为突破柔性电子器件储能瓶颈，研究人员创新性地将二维材料Borophene与金属有机框架HKUST-1复合，首次制备出Borophene@HKUST-1柔性电极。该电极在3 mA/cm2 电流密度下展现333 mF/cm2 的高比面积电容，1000次循环后仍保持63.4%容量，为可穿戴设备提供了兼具高能量密度和机械柔性的储能解决方案。

　　

随着柔性电子设备在运动监测、医疗传感等领域的爆发式增长，传统刚性储能器件难以满足其弯折需求，而锂离子电池又面临枝晶生长引发的安全隐患。超级电容器(Supercapacitor)虽具有快充放特性，但电极材料的比电容和柔性始终难以兼得。二维材料Borophene凭借原子级厚度和类金属导电性被视为"后石墨烯时代"的潜力股，而金属有机框架(MOF)HKUST-1则以其超大比表面积和规整孔道结构著称。如何将两者的优势互补，成为突破柔性储能技术的关键。

土耳其科学和技术研究理事会支持的研究团队创新性地提出"二维材料+MOF"的复合策略。通过超声辅助液相剥离法制备Borophene，结合溶剂热法合成HKUST-1，首次采用简单混合工艺构建Borophene@HKUST-1异质结构。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实复合物中B-O键(1386 cm^?1
)与HKUST-1羧基的协同作用，X射线衍射(XRD)显示复合材料保持了两者的晶体特征。将复合物配制成导电墨水涂覆于碳毡基底，通过循环伏安(CV)测试发现其氧化还原峰电流显著高于单一组分，电化学阻抗谱(EIS)显示电荷转移电阻降低42%。

材料表征
SEM图像显示Borophene呈典型片层结构，与HKUST-1的八面体晶体形成三维互联网络。X射线光电子能谱(XPS)证实B 1s轨道结合能位移，表明电子从Cu²⁺
向Borophene转移。拉曼光谱中D/G峰强度比变化揭示复合材料缺陷位点增加，有利于电荷存储。

电化学性能
恒电流充放电(GCD)测试表明，在1 M H₂
SO₄
电解液中，3 mA/cm²
电流密度下面积电容达333 mF/cm²
，是纯HKUST-1电极的2.3倍。当电流密度提升至10 mA/cm²
时仍保留214 mF/cm²
，展现优异倍率性能。弯曲测试中，电极经500次弯折后电容保持率达91%，证实其机械稳定性。

该研究开创性地将Borophene与MOF复合应用于柔性储能领域，通过界面电子耦合效应同时提升导电性和活性位点利用率。所开发的简易墨水涂覆工艺易于规模化生产，为设计新一代可穿戴能源器件提供了新思路。论文发表于《Journal of Molecular Structure》，通讯作者Yucel Sahin指出，该复合策略可拓展至其他二维材料与多孔框架的组装，具有普适性指导意义。