新型Fe2O3/g-C3N4复合电极的构建：高能量密度与可持续性不对称混合超级电容器的突破

本文报道了一种通过超声辅助湿法浸渍制备的Fe2O3/g-C3N4（FegC）复合电极，其结合了氧化铁（Fe2O3）的法拉第反应活性与石墨相氮化碳（g-C3N4）的高导电性，实现了1234.54 F g?1的超高比电容和84.22 Wh kg?1的能量密度，为可持续高性能储能器件提供了可规模化生产的解决方案。

　　

Highlight

本研究通过超声辅助湿法浸渍技术，成功构建了Fe₂O₃/g-C₃N₄（FegC）异质结构复合电极，将氧化铁（Fe₂O₃）的多电子氧化还原活性与石墨相氮化碳（g-C₃N₄）的高导电性和氮富集特性相结合，实现了超高性能的超级电容器电极材料。

Synthesis of Fe₂O₃

Fe₂O₃纳米颗粒通过水热法合成。具体步骤为：将1.5 g Fe(NO₃)₃·9H₂O溶解于18 mL去离子水中，磁力搅拌至完全溶解后，逐步加入氨水（NH₃·H₂O）调节pH值，继续搅拌30分钟以确保均匀性。随后，将混合溶液转移至25 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，进行水热反应。

Characterization

X射线衍射（XRD）分析表明，Fe₂O₃样品显示出清晰的斜方六面体赤铁矿结构特征峰，例如2θ≈24.1°处的（10–2）晶面峰，以及33.1°和35.6°处的（104）和（2–10）晶面峰。此外，37.1°和40.8°处的衍射峰分别对应于（006）和（2–13）晶面，证实了Fe₂O₃的高结晶度。

Conclusions

综上所述，本研究开发的Fe₂O₃/g-C₃N₄（FegC）异质结构通过界面工程实现了氧化铁纳米颗粒与石墨相氮化碳的协同效应，构建了具有介孔和层间通道的互联网络结构。该材料在超级电容器中表现出卓越的比电容（1234.54 F g^?1）和能量密度（84.22 Wh kg^?1），同时具备超长循环稳定性（20,000次循环后容量保持率84.05%），为下一代高能量密度、可持续储能器件提供了创新解决方案。