DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228416
采用靜電紡絲法制備了ZnFe2O4/碳(ZFO/C)納米纖維,隨后進行穩定化處理、高溫碳化和額外誘導退火,用于高性能超級電容器電極。先前將ZFO摻入電紡纖維中的嘗試總是導致ZFO納米纖維中不含碳或碳納米纖維中的多相組分。在這項工作中,引入了額外的誘導退火,成功地制備了無其它相的ZFO/C納米纖維。直徑約180 nm的連續碳納米纖維可以縮短離子擴散距離,提高ZFO的電導率,并改善ZFO/C納米纖維的結構穩定性,而小的ZFO納米顆粒(約30 nm)則可以在電化學反應中得到充分利用。因此,優化的ZFO/C-B-250-600-280在1 A g-1的電流密度下具有237 F g-1的比電容。即使在電流密度為10 A g-1的情況下,仍可保持88.2%的容量。
圖1.ZFO/C納米纖維合成的示意圖。ZFO/C納米纖維是通過傳統的兩步退火和靜電紡絲后的額外誘導退火相結合制備的。額外的誘導退火起關鍵作用。
圖2.電紡前驅體納米纖維的SEM圖像:(a)ZFOp/PAN-A、(b)ZFOp/PAN-B和(c)ZFOp/PAN-C。
圖3.電紡前驅體納米纖維的SEM圖像:(a)ZFOp/PAN-B,(c)ZFOp/PAN-B-H;退火后相應ZFO/C的SEM圖像:(b)ZFO/C-B-250-600-280,(d)ZFO/C-B-H-250-600-280。
圖4.ZFO/C-B-250-600-280納米纖維的SEM圖像(a),對應的EDX元素映射:(b)鐵、(c)鋅、(d)碳。
圖5.(a)ZFO/C-B-250-600-280納米纖維的TEM圖像、(b)放大TEM圖像和(c)HRTEM圖像;通過在不同退火步驟下對ZFOp/PAN-B進行退火獲得的ZFO/C-B的XRD圖:(d)ZFO/C-B-250、ZFO/C-B-250-500、ZFO/C-B-250-500-280,(e)ZFO/C-B-250、ZFO/C-B-250-600、ZFO/C-B-250-600-280和(f)ZFO/C-B-250、ZFO/C-B-250-700、ZFO/C-B-250-700-280。
圖6.(a)ZFO/C-B-250-600-280的CV曲線,(b)ZFO/C-B-250-600-280的GCD曲線;(c)ZFO/C-B-250-600-280在不同電流密度下的比電容曲線,(d)ZFO/C-B-250-600-280在1 A g-1電流密度下的循環壽命。