DOI:10.1021/acsami.0c11607

尽管有关金属氧化物磁场相关储能特性的文献报道颇多，但磁场相关超电容特性的起源尚不清楚。这是因为电极的特性，如物理（电和磁特性）、结构和微结构（表面积、孔径及其分布）以及电解质的性质（离子扩散、离子电导率、阳离子尺寸等）对于研究磁场对金属氧化物储能性能的影响是非常关键的。本文深入研究了磁场对上述某些特性的影响，进而研究了磁场对FeCo2O4（FCO）纳米纤维超电容性能的影响。作者指出，磁化电极的局部磁环境（磁梯度力，磁化率等）对于调节电极材料的存储特性是至关重要的。磁场介导电极材料的电阻特性以及由此在电极表面产生的磁梯度力可能有助于降低能斯特层厚度，改善电极/电解质界面，使离子交换更加平滑，从而使FCO纳米纤维的电容值增加56％。对裸电极和循环电极进行了一系列的电化学实验（循环伏安法和恒流充放电）和磁性能评估，通过研究非原位磁性验证了所提出的机理/假设，并对结果进行了详细讨论。

图1.（a）初纺FCO纳米纤维的FESEM图像。（b）（i）初纺和（ii）烧结纳米纤维的TG分析。分别在室温（RT）至1000和900℃的空气中获得初纺和烧结纳米纤维的TG分析。

图2.（a）烧结FCO纳米纤维的XRD图。（b）通过精确的XRD数据生成的FCO纳米纤维的晶胞结构。（c）烧结FCO纳米纤维的FESEM图像。（d）烧结FCO纳米纤维的EDX图谱。插图显示了FCO纳米纤维中存在元素的理论和实验原子百分数。*和＃分别代表碳基材和Au涂层。

图3.烧结FCO纳米纤维的XPS分析：（a）全扫描光谱，（b）Fe 2p光谱，（c）Co 2p光谱，和（d）O 1s光谱。

图4.（a）烧结FCO纳米纤维的N2吸附-解吸等温线，插图为孔径分布。（b）FCO纳米纤维在室温下的磁化强度与磁场（M-H）曲线，插图显示了M-H图从-300 Oe到+300 Oe的放大区域。

图5.（a）FCO电极在无磁场（0mT）和有磁场（3mT）情况下的CV和（b）GCD曲线，扫描速率为3 mV s-1，电流密度为0.25 A g-1，分别在2M KOH电解质中进行；（c，d）在有/无磁场的情况下，比电容与不同扫描速率和电流密度的函数关系。

图6.（a）在不存在（0mT）和存在（3mT）磁场的情况下，FCO电极的奈奎斯特图（三电极配置）；（a）的插图显示了奈奎斯特图的放大区域。（b）在没有磁场（0mT）和存在（3mT）的情况下，FCO电极的奈奎斯特图，其中（b）的插图显示了半圆形的放大区域，以提供清晰的视野。（c）在不存在（0mT）和存在（3mT）磁场的情况下，裸露和循环（第5个循环）FCO电极的非原位VSM研究。（d）在不存在（0mT）和存在磁场（3mT）的情况下，在6M KOH电解质溶液中以3 mV s-1的扫描速率获取的CV曲线。

图7.（a）磁性环境下能斯特层递减的示意图；（b）CV曲线（在3 mV s-1下）显示了磁场暴露时间对FCO电极存储特性的影响。曝光时间显示在图表中。（c）切断磁场（3mT）的供应后，在不同时间间隔的CV曲线。图中显示了不同的测量时间。（d）电容与时间的关系图，显示了磁场暴露时间或无磁场暴露时间的影响。

图8.在不存在（0mT）和存在（3mT）磁场的情况下，FCO纳米纤维电极在0.5 A g-1下的循环稳定性。