DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.149102
本研究采用靜電紡絲技術合成了氧化銥（IrO2）納米纖維，并對其退火溫度進行優化以獲得高質量的IrO2納米纖維。退火溫度為200、300、400和500℃。所合成的材料具有中空納米纖維形態，平均直徑約為45nm。形成的納米纖維本質上是無定形的。X射線光電子能譜（XPS）結果表明，合成銥處于+4氧化態。在使用1M硫酸鈉（Na2SO4）水系電解液的三電極體系中，IrO2電極顯示出2V的電位窗口。在400℃下退火的樣品可獲得最大的比電容（在1mA/cm2下為705F/g），這是由于在完全去除聚合物含量的情況下形成了良好的形貌。此外，還構建了一種具有2V高工作電壓的新型固態對稱IrO2/IrO2超級電容器。該對稱超級電容器在714W/kg的功率密度下顯示出59Wh/kg的能量密度和出色的循環穩定性。上述結果證實了使用IrO2構建高能量密度超級電容器器件的潛力。
圖1.（a）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500樣品的XRD圖譜以及典型EIr-400樣品的XPS光譜圖，（b）全掃描光譜圖，（c）Ir-4f核心能級圖譜和（d）O1s核心能級光譜。
圖2.EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500樣品的SEM顯微照片。
圖3.（a-e）典型EIr-400樣品的透射電子顯微鏡（TEM）圖像和（f）選定區域電子衍射（SAED）圖。
圖4.EIr-400樣品的EDX元素映射。
圖5.中空IrO2納米纖維可能形成機理的示意圖。
圖6.使用BET儀器獲取的典型EIr-400樣品的N2吸附-解吸等溫線。
圖7.（a）EIr-200，（b）EIr-300，（c）EIr-400和（d）EIr-500薄膜的接觸角分析。
圖8.（a）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500電極在20mV/s下的CV，（b）EIr-400電極在不同掃描速率（10-100mV/s）下的CV，（c）陰極和陽極電流與掃描速率的關系圖，以及（d）EIr-400電極在1M Na2SO4水系電解液中不同電位窗口下的CV疊加，（e）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500電極在在1mA/cm2下的GCD曲線，（f）EIr-400電極在1M Na2SO4水系電解液中不同電流密度（1、2和3mA/cm2）下的GCD。
圖9.典型EIr-400電極的電荷存儲動力學。（a）在不同電壓下測定EIr-400電極的b值，（b）在不同掃描速率（20-100mV/s）下總電荷存儲的電容和擴散貢獻，（c）在100mV/s的掃描速率下總電荷存儲的電容貢獻。
圖10.（a）奈奎斯特圖，插圖為1-105Hz頻率范圍內的放大圖，（b）波特圖，（c）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500電極的虛電容（C“）與頻率的關系圖，（d）EIr-400電極的電容保持率與循環次數的關系圖。
圖11.（a）超級電容器裝置的示意圖，（b）在不同電壓范圍內工作的IrO2/IrO2對稱超級電容器的CV曲線，（c）在2.2V的電壓極限內、10-100mV/s的掃描速率下，IrO2/IrO2對稱超級電容器的CV曲線，（d）在不同電流密度下IrO2/IrO2對稱超級電容器的充放電曲線，（e）各種機械柔性測試的照片，（f）IrO2/IrO2對稱超級電容器的柔性測定，（g）IrO2/IrO2對稱超級電容器的電容保持率與循環次數的關系圖，（h）與其他對稱器件相比，IrO2/IrO2對稱超級電容器的Ragone圖。
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