铁/碳化铁嵌入吡嗪基多孔有机网络材料在摩擦电荷与电化学双电层电容中的卓越性能研究

来自某研究团队的研究人员针对摩擦纳米发电机(TENGs)电荷生成效率低和超级电容器双电层电容(EDLC)性能不足的问题，通过将Fe/Fe3C纳米颗粒锚定在二维稠环芳香多孔有机网络(2D C4N FA-PON)的吡嗪环氮位点上，开发出新型复合材料。该材料使TENG输出提升至14.5 μA/380.9 V，EDLC在KOH和TEATFB电解液中分别达到290.4 F g?1和406.7 F g?1，电位窗口扩展2倍，为能源收集与存储系统提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究展示了铁/碳化铁(Fe/Fe₃C)纳米颗粒与吡嗪基二维稠环芳香多孔有机网络(2D C₄N FA-PON)的完美结合。通过精准锚定氮掺杂位点，该复合材料在摩擦电效应和电化学储能领域展现出双重优势：作为摩擦纳米发电机(TENG)材料时，其电荷传输能力和界面极化效应使输出性能飙升4.5倍，达到380.9伏特高压；作为超级电容器电极时，独特的结构不仅将双电层电容(EDLC)提升至406.7 F g^?1，更将工作电压窗口扩展到2伏特。密度泛函理论(DFT)计算揭示了材料稳定性增强的机制，证实了能带结构的优化和氢吸附能力的提升。这种"一材双用"的设计策略，为新一代自供电系统与高能量密度储能装置的集成开发开辟了新途径。