通过在磷功能化的氧化铁表面限制亚硫酸根离子来增强能量存储

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Boosting Energy Storage by Sulfite Anion Confinement on Phosphorus-Functionalized Iron Oxide Surfaces

磷功能化铁氧化物电极通过表面桥接策略实现双离子还原反应，抑制体相反应与体积膨胀，形成FeP/Fe?O?异质结构提升电子传输，在1M Na?SO?电解液中电容达998.2 mF/cm2，组装不对称超级电容器能量密度177.6 μWh/cm2，功率密度1 mW/cm2。

　　

基于氧化铁的电极在超级电容器应用中具有很大的潜力；然而，其较差的电导率和缓慢的离子传输速度限制了电流响应的速度。此外，体相中的插入/脱出过程会导致显著的体积膨胀，从而影响结构稳定性。在这项研究中，我们引入了一种经过磷改性的氧化铁表面，该表面能够“固定”亚硫酸盐（SO₃^2–）阴离子。这种设计使得电极表面能够发生双离子氧化还原反应，从而提高法拉第赝电容，同时抑制体相中的氧化还原活动并减少体积变化。FeP/Fe₂O₃异质结构的形成进一步增强了电子传输能力。结果表明，经过磷改性的Fe₂O₃纳米棒阵列电极（Fe₂O₃–P 0.5 h）在1 M Na₂SO₃电解质中的电容达到了998.2 mF cm^–2（电流密度为1 mA cm^–2），比未经改性的Fe₂O₃纳米棒高出2.3倍。当该电极组装成不对称超级电容器（Fe₂O₃–P 0.5 h/Na₂SO₃//Co–MnO₂/Na₂SO₄）时，该设备在2.0 V的电压范围内工作，其面积能量密度为177.6 μWh cm^–2，功率密度为1 mW cm^–2。