金屬有機(jī)框架衍生的C-Bi/CC電極制備及其在鐵鉻液流電池中的電化學(xué)性能

周 洋，韓培玉，牛迎春，徐春明，徐 泉

（中國(guó)石油大學(xué)（北京），北京 102249）

隨著全球經(jīng)濟(jì)和人口的增長(zhǎng)，對(duì)于清潔能源的需求日漸迫切[1-2]?？稍偕茉慈顼L(fēng)能和太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性，使得其可靠性和穩(wěn)定性受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。由“新能源+儲(chǔ)能”為主體的新型電力系統(tǒng)順勢(shì)而生，儲(chǔ)能被稱為可再生能源平穩(wěn)發(fā)展的最后一公里，“新能源+儲(chǔ)能”可以有效解決提升可再生能源的利用率，因此，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展對(duì)于實(shí)現(xiàn)清潔能源的可持續(xù)利用具有重要的意義。其中，液流電池具備低成本、大規(guī)模、強(qiáng)安全三要素，被譽(yù)為“平地抽水蓄能”，是大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能首選技術(shù)之一[3-7]。

國(guó)家發(fā)改委發(fā)布會(huì)指出，推動(dòng)液流電池等新型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)突破。鐵鉻液流電池雖然容量可調(diào)、耐久性好、成本低[8]，但是能量密度低和三價(jià)鉻離子的還原性能差[3]，是制約鐵鉻液流電池性能的重要因素之一。針對(duì)鉻反應(yīng)活性低的問(wèn)題，研究者做了大量工作，有研究表明在電解液中添加有機(jī)物可以提升CrCl3的電化學(xué)活性[9]。NASA研究人員提出將鐵鉻液流電池運(yùn)行溫度提升至65 ℃可以有效提升鉻離子的活性[10]。但是隨著電池運(yùn)行溫度的提升，析氫的問(wèn)題也隨之顯現(xiàn)。

很多研究者通過(guò)負(fù)極改性提升鉻的化學(xué)反應(yīng)活性，是提高鐵鉻液流電池能量密度和反應(yīng)效率的一種有效方式。其中負(fù)極改性材料的選擇、結(jié)構(gòu)調(diào)控以及催化劑的引入等方法都展現(xiàn)出一定的可行性。Ahn 等人[11]制備了科琴碳(KB)和鉍納米顆粒復(fù)合高性能的雙功能催化劑，在80 mA/cm2的電流密度下表現(xiàn)出86.4%的能量效率，該項(xiàng)研究表明鉍金屬和碳材料復(fù)合可以提升鐵鉻液流電池性能。Ren 等人[12]開(kāi)發(fā)了一種氧化鈷修飾石墨氈的電極，氧化鈷附著在石墨氈纖維上，為石墨氈提供了大量的含氧官能團(tuán)和電化學(xué)活性位點(diǎn)，電極的性能得到了極大的提升，電流密度為140 mA/cm2時(shí)的充電容量最高可達(dá)原始石墨氈的1.85 倍。Jiang 等人[13]以金屬有機(jī)骨架為前驅(qū)體，制備了ZrO2修飾的碳?xì)蛛姌O，在200 mA/cm2時(shí)，電池的電壓效率(77.5%)和能量效率(75.2%)分別增加14.6%和13.9%，但是該研究中電極材料能量效率偏低。以上兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明通過(guò)原位生長(zhǎng)的方法對(duì)電極材料進(jìn)行改性可以有效提升電池性能，金屬有機(jī)框架(MOF)兼具高導(dǎo)電性、高催化性能、低成本的優(yōu)點(diǎn)。在這樣的背景下，探究負(fù)極改性對(duì)鐵鉻液流電池性能提升的影響以及鉻的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，將對(duì)液流電池的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。對(duì)苯二甲酸鉍(Bi-BDC)的結(jié)構(gòu)由[Bi2O2]2+陽(yáng)離子層通過(guò)(BDC)2-陰離子橋連接在一起形成三維結(jié)構(gòu)。Bi—O 橋的連續(xù)鏈允許電荷在Bi-BDC 結(jié)構(gòu)內(nèi)有效移動(dòng)。這種電動(dòng)移動(dòng)特性在材料的催化過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[14]。本項(xiàng)工作中制備了以Bi-MOF 負(fù)載的碳布(Bi-MOF/CC)為前驅(qū)體的鉍修飾碳布(CC)電極(C-Bi/CC)，MOFs 材料存在電化學(xué)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，在水溶液中積累，導(dǎo)致測(cè)試效果不理想。利用BiMOF 作為前驅(qū)體在熱處理過(guò)程中生成金屬/金屬氧化物材料更好地催化鐵鉻液流電池負(fù)極反應(yīng)。將處理好的樣品作為鐵鉻液流電池負(fù)極進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，60 ℃恒溫環(huán)境下進(jìn)行電池測(cè)試，在80 mA/cm2電流密度下具有89.7%的能量效率、97.2%的庫(kù)侖效率、92.3%的電壓效率，在140 mA/cm2的電流密度下具有83.8%的能量效率、85.5%的電壓效率、98.1%的庫(kù)侖效率。

1 材料與方法

1.1 試劑和材料

碳布購(gòu)自武漢光大同創(chuàng)新材料有限公司，無(wú)水甲醇購(gòu)自津正化工藥品銷售公司，氯化亞鐵購(gòu)自西隴科學(xué)股份有限公司，氯化鉍、對(duì)苯二甲酸、氯化鉻均購(gòu)自中國(guó)上海阿拉丁試劑有限公司，Nafion212膜購(gòu)自蘇州科潤(rùn)新材料股份有限公司。

1.2 復(fù)合電極的制備

1.2.1 碳布預(yù)處理

將CC 分別制成20 mm×50 mm 矩形，先用去離子水進(jìn)行沖洗后，將其放入適量無(wú)水乙醇中以80 kHz 頻率超聲清洗1 h，再用離子水反復(fù)沖洗3 次，最后將CC 放入恒溫干燥箱內(nèi)，60 ℃干燥2 h，得到干燥潔凈的CC。

1.2.2 Bi-MOF/CC的制備

首先將0.09 g 氯化鉍和0.4 g 對(duì)苯二甲酸添加到30 mL甲醇溶液中，超聲30 min，再將混合液和1.2.1 小節(jié)中的潔凈碳布一起放入到聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在110 ℃下水熱反應(yīng)24 h。結(jié)束后將碳布用鑷子小心取出，分別用甲醇和去離子水洗滌數(shù)次，最后將負(fù)載了Bi-MOF 的碳布在60 ℃下干燥6 h，命名為Bi-MOF/CC。

1.2.3 C-Bi/CC的制備

將Bi-MOF/CC 置于管式爐中在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行800 ℃，2 h 的碳化處理。碳化后得到的電極命名為C-Bi/CC。

1.3 物理性能測(cè)試

通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)，X 射線光電子能譜(XPS)，X 射線衍射(XRD)，傅里葉變換紅外光譜(FTIR)，分別對(duì)復(fù)合電極的表面形貌、元素含量等性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。

1.4 電化學(xué)測(cè)試

為了驗(yàn)證制備的電極的電化學(xué)性能，通過(guò)電化學(xué)工作站(上海辰華760E)進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試(CV)和電化學(xué)阻抗測(cè)試(EIS)、電化學(xué)活性面積(ECSA)、線性伏安測(cè)試(LSV)、塔菲爾曲線(TAFEL)、計(jì)時(shí)電流法(CA)。所有的測(cè)試均在三電極體系中進(jìn)行，其中工作電極為C-Bi/CC、Bi-MOF/CC、CC，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑片電極為對(duì)電極。電解液為1.2 mol/L氯化亞鐵，1.4 mol/L氯化鉻，3.5 mol/L鹽酸。

1.5 充放電測(cè)試

在充放電測(cè)試中，充放電的電壓范圍為0.7～1.2 V，制備的C-Bi/CC 作為負(fù)極，CC 作為正極，Nafion212 膜作為隔膜，裝配圖如圖1 所示，正負(fù)極電解液都是1.2 mol/L 氯化亞鐵、1.4 mol/L 氯化鉻、3.5 mol/L 鹽酸。正負(fù)極電解液均通過(guò)蠕動(dòng)泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，充放電過(guò)程保持60 ℃恒溫。測(cè)試過(guò)程中，正負(fù)兩端電解液均為100 mL，在電流密度為80～200 mA/cm2下進(jìn)行充放電測(cè)試，在電流密度為140 mA/cm2下進(jìn)行200次循環(huán)充放電測(cè)試。

圖1 液流電池元件組裝圖Fig.1 Assembly diagram of flow battery elements

2 結(jié)果與討論

2.1 SEM結(jié)果

圖2(a)、(b)是Bi-MOF/CC樣品掃描電鏡形貌，從圖中可看出，在碳布上生長(zhǎng)了具有多孔隙納米花形貌的類球狀結(jié)構(gòu)，球體直徑平均約為43.6 μm。圖2(c)、(d)是經(jīng)過(guò)800 ℃煅燒后得到的C-Bi/CC樣品電鏡形貌，相比Bi-MOF/CC樣品掃描電鏡形貌，直徑約為18.2 μm，“球”體積變小，約為煅燒前的1/16，由圖2(e)可知球狀物質(zhì)的主要成分為鉍元素。

圖2 (a)～(b)Bi-MOF/CC樣品電鏡形貌；(c)～(d)C-Bi/CC樣品電鏡形貌；(e)C-Bi/CC樣品電鏡Mapping圖Fig.2 (a), (b) Morphology of Bi-MOF/CC sample electron microscopy; (c), (d) Electron microscopy morphology of C-Bi/CC samples; (e) Mapping diagram of C-Bi/CC sample electron microscopy

2.2 結(jié)構(gòu)表征

圖3(a)為三種電極材料的XRD 圖譜，驗(yàn)證了除了CC 峰外，C-Bi/CC 電極所有的衍射峰都很好地對(duì)應(yīng)于Bi 每個(gè)六方雙相平面(PDF#85-1331)。圖3(a)中Bi-MOF/CC電極衍射峰與Bi2O3(PDF#29-0236)標(biāo)準(zhǔn)卡片衍射峰對(duì)應(yīng)。三種電極都有一個(gè)寬峰，位于26°處，對(duì)應(yīng)于石墨的(0 0 2)平面，這是由于本實(shí)驗(yàn)的材料改性以碳布電極為基底。此外，C-Bi/CC 電極在位于55.5°處出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)于Bi2O3的(6 2 1)平面，這是因?yàn)锽i在與空氣接觸時(shí)容易被氧化，因此必然會(huì)產(chǎn)生少量的Bi2O3[15]。將圖3(a)中的BiMOF/CC電極的XRD結(jié)果與參考文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，衍射峰位置基本一致[16]。圖3(b)是三種不同電極的FTIR 圖譜，結(jié)果顯示，Bi-MOF/CC 電極樣品在1685 cm-1和1290 cm-1處出現(xiàn)了C=O 的彎曲振動(dòng)峰，1580 cm-1處的特征峰的出現(xiàn)是由于—COO 基團(tuán)的拉伸振動(dòng)，501 cm-1、424.25 cm-1處的振動(dòng)是Bi—O鍵，728.26 cm-1處是Bi—O—Bi的特征峰[17]，這也證實(shí)了BiMOF 可能合成，這與圖3(a)中Bi-MOF/CC 電極XRD 圖結(jié)果相一致。衍射峰很好地對(duì)應(yīng)Bi2O3(PDF#29-0236)標(biāo)準(zhǔn)卡片。C-Bi/CC電極的傅里葉紅外光譜結(jié)果顯示該樣品碳化程度更高。為了分析所制備復(fù)合電極的表面元素組成，對(duì)三種電極進(jìn)行了X 射線光電子能譜表征(XPS)，如圖3(d)～(f)，3 個(gè)峰值分別對(duì)應(yīng)C(約285 eV)、O(約532 eV)、Bi(約400 eV)3種元素。

圖3 (a)XRD衍射圖；(b)FTIR圖像；(c)Bi-MOF/CC FTIR放大圖像；(d)～(f)C-Bi/CC、Bi-MOF/CC和CC的XPS總圖譜Fig.3 (a) XRD diffraction pattern; (b) FTIR images; (c) Bi-MOF/CC FTIR enlarged image; (d)-(f) XPS master maps of C-Bi/CC, Bi-MOF/CC and CC

測(cè)試得到各個(gè)電極的C、O、Bi 原子百分含量見(jiàn)表1。C-Bi/CC 電極的碳含量達(dá)到89.1%，說(shuō)明該電極的石墨化程度更高，擁有更好的導(dǎo)電性，催化劑中含氧基團(tuán)在高溫碳化時(shí)分解導(dǎo)致了O元素含量的降低，這與FTIR、XRD 結(jié)果一致。C-Bi/CC電極的鉍元素含量降低是因?yàn)閄PS 是一種表面分析手段，經(jīng)過(guò)碳化的C-Bi/CC 電極CC 部分較Bi-MOF/CC電極暴露更多，這就導(dǎo)致更多的碳被檢測(cè)出來(lái)，鉍元素的相對(duì)含量減少。圖4(a)～(c)為三種不同電極的O1s光譜，圖4(a)中C-Bi/CC的O1s光譜可以解卷積為三個(gè)峰，533.18 eV、532.08 eV、530.58 eV 分別對(duì)應(yīng)—OH、C=O、Bi=O；圖4(d)～(f)為三種不同電極的C1s 光譜，圖4(d)中CBi/CC電極在284.73 eV處出現(xiàn)C—C/C=C鍵對(duì)應(yīng)sp2雜化石墨碳，在285.78 eV處出現(xiàn)C—O峰，表明存在少量氧元素。圖4(e)中Bi-MOF/CC 電極在289.33 eV 處出現(xiàn)明顯的C=O 峰；圖4(g)～(h)分別是C-Bi/CC、Bi-MOF/CC的Bi4f光譜，圖4(g)中C-Bi/CC 的Bi4f 光譜可以解卷積為六個(gè)峰，157.18 eV、 159.23 eV 對(duì)應(yīng) Bi4f2/7的峰，162.58 eV、164.48 eV 對(duì)應(yīng)Bi4f2/5，159.78 eV、165.08 eV對(duì)應(yīng)Bi3+。

表1 XPS元素含量Table 1 XPS elemental content

圖4 (a)～(c)C-Bi/CC、Bi-MOF/CC和CC的O1s峰；(d)～(f)C-Bi/CC、Bi-MOF/CC和CC的C1s峰；(g)，(h)C-Bi/CC、Bi-MOF/CC和CC的Bi4f峰Fig.4 (a)-(c) O1s peaks of C-Bi/CC, Bi-MOF/CC and CC; (d)-(f) C1s peaks of C-Bi/CC, Bi-MOF/CC and CC;(g), (h) Bi4f peaks of C-Bi/CC, Bi-MOF/CC and CC

2.3 電化學(xué)性能結(jié)果

為進(jìn)一步探究合成的催化劑電化學(xué)性能，進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。圖5(a)是制備工作電極時(shí)使用不同金屬鹽量的樣品在負(fù)極范圍內(nèi)表現(xiàn)出的電化學(xué)性能。金屬鹽添加量為90 mg 時(shí)的電化學(xué)性能是最好的。圖5(b)為CC電極和C-Bi/CC電極在1.2 mol/L氯化亞鐵、1.4 mol/L 氯化鉻、3.5 mol/L 鹽酸混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，掃描速度為10 mV/s，工作電極的面積為1.1 cm2，由圖可以看出C-Bi/CC 電極具有比CC 電極更小的極化電位、更高的反應(yīng)活性和更快的反應(yīng)速率。

圖5 (a) Bi-MOF/CC不同金屬含量的循環(huán)伏安曲線；(b) C-Bi/CC、Bi-MOF/CC和CC在10 mV/s掃速下循環(huán)伏安曲線；(c)C-Bi/CC、Bi-MOF/CC和CC阻抗譜圖Fig.5 (a) cyclic voltammetry curves of Bi-MOF/CC with different metal content; (b) C-BI/CC, BI-MOF/CC and CC cycle voltammetry at 10 mV/s sweep speed; (c) C-Bi/CC, Bi-MOF/CC and CC impedance spectra

交流阻抗測(cè)試時(shí)，掃描頻率范圍為10-3～106Hz，從高頻向低頻區(qū)掃，掃描振幅為5 mV。圖5(c)是催化劑修飾前后的碳布電極的交流阻抗圖譜。采用ZSimpWin交流阻抗擬合軟件對(duì)交流阻抗圖譜進(jìn)行擬合。表2 分別列出了溶液電阻(Rs)和極化電阻(Rct電荷傳遞阻抗)。Rs代表了電極、電解液和各部分的連接電阻。Rct代表了電荷傳遞電阻，反映了電池整體反應(yīng)速率。從圖5(c)及表2 中可以看出C-Bi/CC 的Rs為1.121 Ω，要比CC 電極低(1.187 Ω)，經(jīng)過(guò)C-Bi 修飾后的電極導(dǎo)電性提升。而C-Bi/CC的Rct為1.106 Ω，CF的Rct為1.169 Ω，說(shuō)明修飾后的CC 具有更快的電荷傳遞速率、更快的反應(yīng)速率和更好的反應(yīng)活性。

表2 C-Bi/CC、Bi-MOF/CC和CC等效電路的相應(yīng)電化學(xué)參數(shù)Table 2 C-Bi/CC, Bi-MOF/CC and CC Relevant electrochemical parameters from equivalent circuit

為評(píng)估材料的催化活性，對(duì)電化學(xué)催化反應(yīng)的表面積進(jìn)行了分析，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。圖6(a)、(b)分別是使用CC和C-Bi/CC兩種電極在非法拉第區(qū)間不同掃速的CV曲線，數(shù)據(jù)處理后得到圖6(c)，C-Bi/CC 樣品的數(shù)據(jù)斜率更大，說(shuō)明C-Bi/CC 要比CC電極擁有更多的活性位點(diǎn)[18-19]。

圖6 (a)，(b)C-Bi/CC和CC在不同掃速下循環(huán)伏安曲線；(c) 雙電層電流對(duì)與掃描速度關(guān)系；(d)，(e) C-Bi/CC和CC在不同掃速下正極循環(huán)伏安曲線；(f) C-Bi/CC在不同掃速下負(fù)極循環(huán)伏安曲線；(g) C-Bi/CC和CC正極峰值電流密度與掃描速率的平方根之間的關(guān)系；(h) C-Bi/CC負(fù)極峰值電流密度與掃描速率的平方根之間的關(guān)系Fig.6 (a), (b) Cyclic voltammetry curves of C-Bi/CC and CC at different sweep speeds; (c) the relationship between electric double-layer current pair and scanning velocity; (d), (e) Cyclic voltammetry curves of the positive electrode of C-Bi/CC and CC at different sweep speeds; (f) C-Bi/CC cyclic voltammetry curves of the negative electrode at different sweep speeds; (g) Relationship between the peak current density of the C-Bi/CC and CC cathodes and the square root of the scan rate; (h) Relationship between the peak current density of the C-Bi/CC anode and the square root of the scan rateeak current density of the C-Bi/CC negative electrode and the square root of the scan rate

對(duì)于氧化還原電對(duì)而言，如果峰值電流密度和掃速的一次方成正比，則該反應(yīng)受電荷轉(zhuǎn)移控制；如果峰值電流密度和掃速的平方根成正比，則該反應(yīng)受到離子擴(kuò)散的影響[20]。由圖6(d)～(f)可知鐵鉻液流電池電解液中正負(fù)極的氧化還原的峰值電流與掃描速率的平方根均呈線性關(guān)系，說(shuō)明該反應(yīng)過(guò)程主要受擴(kuò)散過(guò)程控制，也就是體系擴(kuò)散過(guò)程速率較慢，反應(yīng)速率由體系的擴(kuò)散速率決定。由圖6(g)可以看出負(fù)載了催化劑的碳布電極擁有更高的擴(kuò)散系數(shù)，也說(shuō)明在C-Bi/CC工作電極上更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

為了評(píng)估Cr3+/Cr2+氧化還原電對(duì)的催化活性，測(cè)試電解液為1.2 mol/L 氯化亞鐵、1.4 mol/L 氯化鉻、3.5 mol/L鹽酸混合溶液下不同電極的Cr3+過(guò)電位[21]，如圖7(d)所示。結(jié)果表明，從90 mA/cm2增加到140 mA/cm2的過(guò)程中，CC電極Cr3+的還原過(guò)電位從0.51 V 逐漸增大到 0.62 V；C-Bi/CC 電極Cr3+的還原過(guò)電位從0.10 V 增加到0.25 V。在140 mA/cm2下，在C-Bi/CC電極上Cr3+還原過(guò)電位比CC 電極上低0.37 V，這表明 Cr3+氧化還原電對(duì)在C-Bi/CC 電極上具有更好的電化學(xué)活性。由圖7(e)Tafel 曲線和圖7(f)LSV 曲線也可以看出該氧化還原反應(yīng)在C-Bi/CC 電極上比CC 電極更容易發(fā)生[22]，由Tafel曲線擬合可知，C-Bi/CC電極的腐蝕電流為18 mA，CC電極的腐蝕電流為6.15 mA。

圖7 V-t測(cè)試曲線(a)C-Bi/CC，(b)Bi-MOF/CF，(c)CC；(d)過(guò)電位比較；(e)Tafel曲線；(f)LSV曲線Fig.7 V-t test curve (a) C-Bi/CC, (b) Bi-MOF/CF, (c) CC; (d) overpotential comparison; (e) Tafel curve; (f) LSV curve

2.4 充放電性能測(cè)試

圖8(a) 為CC 電極和C-Bi/CC 電極在140 mA/cm2電流密度下的充放電曲線，可見(jiàn)C-Bi/CC的充放電性能比CC更好，其充放電區(qū)間更長(zhǎng)。由圖8(b)可知能量效率從77.06%提升到83.13%，提升了6.07%，圖8(c)可知庫(kù)侖效率依舊保持98%以上，圖8(d)電壓效率由78.58%提升到84.76%，提升了6.18%，圖8(e)可以說(shuō)明使用C-Bi/CC 電極的電池放電容量衰減更慢，電池壽命更長(zhǎng)。C-Bi/CC 電極具有更小的極化電壓，和更小的充放電直流內(nèi)阻，如圖8(f)所示。不同電流密度下的庫(kù)侖效率、能量效率、電壓效率測(cè)試如圖8(g)所示。由圖8(h)可以看出使用C-Bi/CC電極為負(fù)極的電池?fù)碛懈叩某浞烹娙萘?，也就是電解液的利用率更高，圖8(i)顯示在200 個(gè)循環(huán)里，使用C-Bi/CC 電極為負(fù)極的電池CE、EE、VE均保持穩(wěn)定。200個(gè)充放電循環(huán)中，平均每個(gè)循環(huán)放電容量衰減為0.26%。

圖8 (a)充放電曲線；(b)能量效率；(c)庫(kù)侖效率；(d)電壓效率；(e)放電容量衰減率；(f)充、放電直流內(nèi)阻；(g)不同電流密度下的庫(kù)侖效率、能量效率、電壓效率；(h)時(shí)間電壓曲線；(i)C-Bi/CC電極在長(zhǎng)循環(huán)中的庫(kù)侖效率、能量效率、電壓效率Fig.8 (a) Charge-discharge curve; (b) energy efficiency; (c) Coulomb efficiency; (d) voltage efficiency; (e) the rate of decay of discharge capacity; (f) charging and discharging DC internal resistance; (g) Coulombic efficiency, energy efficiency, voltage efficiency at different current densities; (h) time-voltage curve;(i) Coulombic efficiency, energy efficiency, voltage efficiency of C-Bi/CC electrode in long cycles

3 結(jié) 論

通過(guò)水熱法合成了金屬有機(jī)框架Bi-MOF 衍生物的C-Bi/CC樣品，通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)，此樣品具有較好的電化學(xué)活性，能有效提升鉻離子的反應(yīng)活性。用CC 作為正極，用C-Bi/CC 作為負(fù)極，組裝成的鐵鉻液流電池，在80 mA/cm2電流密度下?lián)碛?9.7%的能量效率、97.2%的庫(kù)侖效率、92.3%的電壓效率，在140 mA/cm2的電流密度下?lián)碛?3.8%的能量效率、85.5%的電壓效率、98.1%的庫(kù)侖效率。200個(gè)循環(huán)平均每個(gè)循環(huán)的放電容量衰減0.26%。電池的優(yōu)異性能表明，金屬有機(jī)框架作為前驅(qū)體改性電極的方法是可行的，該C-Bi/CC有望被應(yīng)用到鐵鉻液流電池放大測(cè)試中。