Tsan-Yu Chuang, Cheng-Hui Shen, Hsin-Ya Tsai, Yu-Chi Wang, Ya-Mei Weng,
You-Chi Liang, Cheng-Yan Hsieh, Kuan-Chu Wu, Chi-Lun Chuang, Chung-Wei Kung
ACS Appl. Mater. Interfaces, 17, 2025, 58314–58324

國立成功大學 化學工程學系 龔仲偉教授

金屬有機骨架(Metal–Organic Frameworks, MOFs)具完全連通且規律之孔洞結構，可提供極高的比表面積，在電化學催化與儲能應用中極具潛力。然而，透過在具有微孔的MOFs中開創大尺寸的中孔，並進一步將此類具有分級孔洞尺寸的材料應用於電化學系統，目前在文獻中仍少有探討。

另一方面，聚苯胺(polyaniline, PANI)為表現良好的擬電容材料，可以在酸性電解液中透過自身之可逆電化學反應進行電荷儲存，而PANI內部對離子之質傳，對於提升超電容器的倍率性能至關重要。

本研究中，我們利用「軟模板輔助法」合成了一系列在酸性水溶液中相當穩定的MOF—UiO-66-NH₂。所得三種MOFs皆具有UiO-66-NH₂晶體結構得來之微孔(約1.1奈米)，並具有幾乎相同的微孔體積與比表面積，但分別含有大中孔(約15奈米)、小中孔(約5-6奈米)以及無中孔。這些MOFs被作為添加劑加入苯胺聚合反應，進而得到一系列具可調控孔洞結構與導電性的MOF-PANI奈米複合材料。在酸性電解液中，具有大尺寸中孔的MOF所限縮之PANI可達到比純PANI更高的電容值。此外，三種被MOF限縮的PANI均展現比純PANI更佳的倍率性能，而倍率性能的趨勢與MOF的孔洞大小一致。本研究強調了當MOFs用於電化學應用時，分級孔結構及大尺寸中孔的重要性。未來可望將此「中孔促進效應」用於提升其他能源儲存與電催化系統之性能。