热分析调控MgFe2O4纳米颗粒的储能与环境解毒性能：结构-功能协同机制研究

本研究通过水热法结合煅烧温度调控（500-900°C），成功制备了具有单相尖晶石结构的MgFe2O4纳米颗粒。系统揭示了温度对材料结构形貌、超顺磁性（VSM验证）及电化学性能（CV/EIS测试）的影响，其作为超级电容器电极展现高比电容（GCD验证），同时可见光催化降解亚甲基蓝/刚果红等染料效率显著优于传统催化剂（如TiO2），为能源存储与环境污染治理提供了新型解决方案。

　　

随着工业废水中有机染料污染加剧及可再生能源存储需求激增，开发兼具高效储能与环境修复功能的纳米材料成为研究热点。传统光催化剂如TiO₂存在带隙宽（～3.2 eV）、仅响应紫外光的局限，而磁性铁氧体材料因其可回收性及窄带隙特性展现出独特优势。然而，现有研究对MgFe₂O₄的煅烧温度-性能关联机制缺乏系统阐释，尤其在电荷传输动力学与多污染物协同降解方面存在认知空白。针对这一挑战，来自印度某理工学院的研究团队通过精确调控煅烧温度（500°C/700°C/900°C），制备了系列MgFe₂O₄纳米颗粒，并首次整合电化学阻抗谱（EIS）与光催化动力学分析，揭示了材料结构-性能的构效关系，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

研究采用水热合成结合梯度煅烧的技术路线，通过XRD、FTIR、XPS等表征手段解析晶体结构与元素价态，借助FESEM/TEM观测形貌演变，利用VSM测试磁学性能。电化学性能通过三电极体系（CV/GCD/EIS）评估，光催化实验选用亚甲基蓝、甲基橙和刚果红作为模型污染物。

X-ray衍射（XRD）
衍射峰（2θ=30.47°-62.78°）证实所有样品均形成单相面心立方尖晶石结构（空间群Fd3m）。煅烧温度升高导致（311）晶面衍射峰半高宽减小，晶体尺寸从43 nm（500°C）增至68 nm（900°C），结晶度显著提升。

磁学性能（VSM）
M-H回线显示超顺磁性特征，900°C样品饱和磁化强度（M_s）达最高值（48.2 emu/g），归因于晶格缺陷减少与磁畴有序化增强。

电化学分析
CV曲线在-0.2至0.6 V窗口呈现典型法拉第赝电容行为。700°C样品在5 mV/s扫描速率下比电容达最大值（417 F/g），优于已报道的NiFe₂O₄（129 F/g）。EIS谱显示中频区电荷转移电阻（R_ct）随温度升高先降后升，700°C样品具有最优导电网络。

光催化降解
可见光照射180分钟后，900°C样品对亚甲基蓝降解率高达94.5%，显著超过传统ZnO（60%）和N/TiO₂（56%）。动力学分析表明降解过程符合准一级模型，活性物种捕获实验证实·OH自由基起主导作用。

该研究通过多尺度表征阐明了煅烧温度对MgFe₂O₄晶格完整性、电荷分离效率及表面活性位点的调控规律。700°C样品因平衡结晶度与介孔结构的矛盾需求，展现出最佳电化学性能；而900°C样品因充分发育的晶面（如高活性{400}面）在光催化中表现突出。这一发现为设计"一材多用"型纳米材料提供了新思路，其磁性回收特性（＞95%回收率）更利于实际应用。研究团队进一步指出，通过构建MgFe₂O₄基异质结或掺杂改性，有望同步提升其能量密度与量子效率，这将成为后续研究重点。