刘晓霞：介孔氧化铁赝电容突破！

youwuyang

研究亮点：

1. 向水热溶液体系中引入葡萄糖制备了介孔氧化铁赝电容电容器电极。

2. 氧化铁电极上的介孔孔径可在2-8 nm范围内调控。

3. 载量高达10 mg cm-2时，最优氧化铁电极在1 mA cm-2的电流密度下，面积电容高达1502 mF cm-2。

氧化铁（Fe2O3）作为一种廉价、理论比电容高、对环境友好的赝电容材料倍受电化学能量存储器件（如赝电容电容器）的青睐。

由于Fe2O3本身电荷（电子和离子）传导性能极差，一旦大量堆积将丧失大部分电荷存储能力。故而绝大部分已研发的Fe2O3-基赝电容电极材料中所含的Fe2O3质量常被控制在较低水平（如<1 mg cm-2）以减少电极材料厚度，从而缩短电荷传递距离来避免电荷存储能力的丢失。然而低载量的电极材料难以满足实际应用需求。通常活性物质在单位几何面积电极表面上的负载量需要达到8-10 mg cm-2以上才具备商业化应用前景。

随着材料科学及化学领域的不断发展，介孔材料在储能应用中具有诸多优势：适当的介孔结构可为电解液中离子提供存储空间，缩短电荷传质距离，从而克服材料本身导电性差的缺点，大幅提升材料的倍率性能（rate capability）。但是由于制备技术的缺乏，用于赝电容电容器电极的介孔氧化铁材料长久未见报道，使得有关介孔尺寸与赝电容材料电容性能关系的探究无从开展。

有鉴于此，东北大学刘晓霞教授、加州大学圣克鲁兹分校李轶教授合作，在水热溶液体系中引入葡萄糖制备了介孔大小可控的氧化铁赝电容电容器电极。

总之，本研究报道了介孔氧化铁制备的新方法，获得了介孔孔径、孔容可调的氧化铁材料，为制备高性能、高载量赝电容材料提供了借鉴。

参考文献：

Song Y, Liu T, Li M, et al. Engineering of Mesoscale Pores in Balancing Mass Loading and Rate Capability of Hematite Films for Electrochemical Capacitors[J]. Advanced Energy Materials, 2018.

DOI: 10.1002/aenm.201801784

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201801784