Avanços em Nanoestruturas de Óxido de Ferro para Armazenamento de Energia de Alto Desempenho

Resumo

A demanda por dispositivos de armazenamento de energia verdes e eficientes no dia a dia aumenta constantemente, impulsionada por problemas globais de ambiente e energia. Baterias de íons-lítio (BILs), importante tipo de dispositivo de armazenamento, atraem muita atenção. Grafite é usado como ânodo de BILs, porém sua capacidade teórica é baixa, então é necessário desenvolver ânodos de BILs com maior capacidade. Estratégias de aplicação e progressos de pesquisa de novos óxidos de ferro e seus compostos como ânodos de BILs nos últimos anos são resumidos nesta revisão. Enumeramos vários métodos típicos de síntese para obter variedade de nanoestruturas baseadas em óxidos de ferro, como deposição em fase gasosa, coprecipitação, método eletroquímico, etc. Para caracterização de nanoestruturas baseadas em óxidos de ferro, especialmente difração de raios X in-situ e espectroscopia Mössbauer de ⁵⁷Fe são elaboradas. Além disso, aplicações eletroquímicas de nanoestruturas baseadas em óxidos de ferro e seus compostos são discutidas e resumidas.

Resumo Gráfico

Introdução

Problemas globais de energia e ambiente levam a demanda crescente por energia verde altamente eficiente, ex.: energia solar, células a combustível, baterias de íons-lítio (BILs) e módulos termoelétricos, etc. [1-11]. Pesquisa e desenvolvimento de sistema de armazenamento de energia de alto desempenho e baixo custo é solução importante para estes problemas. Entre dispositivos de armazenamento com amplas aplicações, BILs são candidatos importantes para sistema de armazenamento de energia altamente eficaz [12-24]. Contudo, ânodo de grafite comercial atual tem limitações, ex.: capacidade teórica relativamente baixa (372 mA h g⁻¹), e alguns materiais eletroquimicamente ativos são propostos para aplicação em BILs [25-29]. Em 2000, Poizot et al. [30] relataram que óxidos de metais de transição (OMTs) são considerados tipo importante de ânodos em BILs desde que suas capacidades teóricas 2-3 vezes a do grafite. Portanto, OMTs e compostos relacionados atraem muita atenção como ânodos de BILs. Durante processo de inserção/extração de lítio, OMTs têm a seguinte reação [31].

$$\text{M}_x\text{O}_y + 2y\text{e}^- + 2y\text{Li}^+ \leftrightarrow x\text{M}^0 + y\text{Li}_2\text{O}$$ (1)

onde M representa Ni, Cu, Fe, Co, etc. Durante inserção de lítio, estes óxidos são reduzidos por lítio, e compósito consistindo de clusters metálicos dispersos em matriz de Li₂O amorfo é formado [30, 31].

Entre OMTs, ânodos baseados em óxidos de ferro são candidatos excelentes com grande potencial em BILs pois possuem vantagens como abundância, baixo custo e não toxicidade [32, 33]. Contudo, similar a outros OMTs, óxidos de ferro como ânodos de BILs têm dois problemas críticos. Um é grande capacidade irreversível, causada por decomposição de eletrólito e formação de camada interface eletrólito sólido (SEI) no 1º processo de descarga. Adicionalmente, formação de Fe e Li₂O é termodinamicamente viável, e extração de íon lítio (Li⁺) de Li₂O é termodinamicamente instável [34], pois parte de Li⁺ não pode ser extraída de Li₂O formado no 1º processo de descarga. Isto também resulta em capacidade irreversível parcial. Outro problema é sua baixa estabilidade de ciclagem resultante principalmente de grande variação de volume e agregação severa de Fe na inserção/desextração de Li⁺, levando a pulverização de eletrodos e decaimento rápido de capacidade [3]. Para solução destes problemas, muito esforço foca em superá-los e algumas abordagens altamente eficazes são propostas. Do nosso conhecimento, uma estratégia altamente eficaz é nanoestruturação de óxidos de ferro [3, 35]. Para algumas nanoestruturas únicas, tensão e variação de volume resultantes de inserção/desextração de Li⁺ serão inibidas em grande extensão, também Li⁺ pode difundir em eletrodos facilmente, levando a desempenho eletroquímico significativamente melhorado do ânodo [11]. Adicionalmente, materiais carbonáceos, ex.: fibras de carbono (FCs), nanotubos de carbono (NTCs), grafeno, e carbono pirolisado, etc. são introduzidos para compor com óxidos de ferro [36-38]. Variação de volume de eletrodos compostos em carga/descarga pode ser amortecida por estes materiais carbonáceos com estruturas únicas, aumentando assim contato eletrônico e estabilidade de ciclagem de nanoestruturas de óxidos de ferro.

Nesta revisão, estratégias recentemente desenvolvidas e atualizações importantes de pesquisa sobre nanoestruturas baseadas em óxidos de ferro (Fe_1-xO, Fe₂O₃, Fe₃O₄) com aplicações em BILs e supercapacitores são elaboradas e resumidas. Especificamente, concentramo-nos na síntese e design de nanoestruturas baseadas em óxidos de ferro, bem como seu desempenho eletroquímico.

Wustita (Fe_1-xO)

Wustita (Fe_1-xO) é composto não-estequiométrico com 0 < x < 0,0464 [11]. Tem estrutura cúbica sal-gema, e constante de rede ~ 4,330 Å [11]. Fe_1-xO, comparado com Fe₂O₃ e Fe₃O₄, tem menos aplicações em armazenamento de energia desde sua capacidade específica relativamente baixa e fase metaestável abaixo de 843,15 K que tende a decompor em Fe e Fe₃O₄. Contudo, Fe_1-xO, ânodo altamente promissor para BILs, tem condutividade elétrica maior que Fe₂O₃ e Fe₃O₄.

Síntese e Caracterização

Sabe-se que compósito de OMTs com cobertura de alto desempenho tem grande potencial para ânodo de BILs de alto desempenho [7]. Em BILs, mecanismo eletroquímico de ânodo wustita é descrito pela equação [8].

$$\text{FeO} + 2\text{Li}^+ + 2\text{e}^- \leftrightarrow \text{Fe} + \text{Li}_2\text{O}$$ (2)

Compostos FeO/C sintetizados por método facilitado por Gao et al. [31]. Em sua síntese, partículas α-Fe₂O₃ com tamanho 30-120 nm misturadas com negro de acetileno (AB) de diferentes porcentagens, e mistura uniforme obtida por moagem de bolas. Então, mistura de α-Fe₂O₃ e AB reduzida carbontermicamente a 800 °C por 10 h em atmosfera N₂ para obter compostos FeO/C uniformes. Composto FeO/C possui estabilidade de ciclagem muito maior que mistura Fe₂O₃/AB. Quando teor de AB é 50% p/p, capacidade de composto FeO/C é 511 mA h g⁻¹, maior que 396 mA h g⁻¹ de Fe₂O₃/AB. Além disso, retenção de capacidade após 50 ciclos > 96%, obviamente 70-80% maior que Fe₂O₃/AB. Acreditável que desempenho eletroquímico superior de composto FeO/C resulte de sua maior condutividade elétrica, resultante de conexão fortalecida de partículas FeO e AB após redução carbontermica.

Posteriormente, em 2016, Jung et al. [11] prepararam compósito potássio (K)-FeO/grafeno como ânodo BILs baseado em nanopartículas FeO dopadas com K por difusão térmica de K em Fe₂O₃/grafeno usando redução poliol. Cristais Fe₂O₃ romboédricos transformados em cristais FeO (cúbico face-centrada, FCC), mostrando d-espaçamento largo (5,2 Å) de planos cristalinos (111), por calcinação de Fe₂O₃/grafeno dopado com K. Comparando com Fe₂O₃/grafeno previamente estudado [11], K-FeO/grafeno mostrou capacidade de descarga 1776 mA h g⁻¹ com alta estabilidade de ciclagem durante 50 ciclos a densidade de corrente 100 mA g⁻¹, enquanto Fe₂O₃/grafeno entregou capacidade descarga 1569 mA h g⁻¹. Mesmo em alta densidade de corrente 18,56 A g⁻¹, capacidade de K-FeO/grafeno permaneceu 851 mA h g⁻¹ após 800 ciclos. Esta diferença é muito maior após eletrodos ciclados mais tempo em alta densidade de corrente 18,56 A g⁻¹. Como mostrado Fig. 1, comparado com Fe₂O₃/grafeno, ânodo K-FeO/grafeno tem estrutura cristalina única e mecanismo de reação. Alta capacidade descarga de K-FeO/grafeno indica que capacidade específica por armazenamento adicional de Li⁺ deve ser contribuída por vacâncias e d-espaçamento largo dentro de redes Wustita através de difusão de K em redes Fe₂O₃.

Difração de Raios X In-Situ

Por difração de raios X in-situ (XRD), informação de mudança estrutural em tempo real durante processo de reação da amostra, e grande quantidade de informação comparável pode ser obtida em curto período. Não só pode observar mudança estrutural da amostra durante processo de síntese, também pode detectar mudança estrutural correspondente da amostra em diferentes temperaturas sob carga/descarga a certo potencial, altamente útil para monitorar mecanismo de reação real de ânodo/cátodo em bateria. Adicionalmente, nosso grupo estudou conhecimento preciso de constante de rede wustita requerido para investigação de suas propriedades físico-químicas em alta temperatura. Fe_1-xO sintetizado e caracterizado por difratômetro raios X alta temperatura (RINT2000-TTR, Rigaku Denki Co., Ltd.) com feixes paralelos (Fig. 2a) para medir picos difração específicos, e relação entre composição e constante rede wustita em alta temperatura também investigada. Processo síntese wustita com α-Fe (95% p/p) e Fe₃O₄ (99% p/p) pós como materiais iniciais é reação eutetóide (Fig. 2b). Esta reação pode prosseguir entre 843,15 e 1673,15 K a certo Pco/Pco₂ desde wustita instável abaixo 843,15 K, e reagentes 19% Fe (p/p) e 81% Fe₃O₄ (p/p). Figura 2c mostra padrão XRD reagentes iniciais (magnetita e ferro). Condição experimento descrita Tabela 1. Após purga gás Hélio (He) (25 ml min⁻¹) forno sistema XRD por 60 min, reagentes aquecidos taxa constante 10 °C min⁻¹ até temperatura amostras atingiu 843,15 K, também em atmosfera He com vazão 25 ml min⁻¹. Então, gás He exaurido, e gás CO/CO₂ com certa razão (ex.: 1:1 e 1:2) purgado forno. Após calibração alta temperatura por fusão flocos Au, temperatura real porta-amostra obtida. De 843,15 K a temperatura desejada (1265,28 e 1365,28 K), taxa aquecimento 2 °C min⁻¹ e XRD empregado medir amostra para confirmação fase wustita. Quando amostra reservada temperatura desejada e maioria fase wustita, ângulos difração planos cristalinos wustita medidos durante período 240-420 min, então temperatura amostra subiu 50 °C e permaneceu esta temperatura 60 min. Após estes procedimentos, temperatura amostra diminuiu para antiga temperatura desejada e medição XRD para ângulos difração planos cristalinos wustita conduzida novamente período 180-240 min.

Constante rede pode ser obtida de extrapolação linear das constantes aparentes rede a zero desta função, ou seja, 2 Theta = 180°. Picos difração (111), (200), (220), (311), (222) planos cristalinos wustita indexados Fig. 2d, e, e padrão XRD amostra obtido Pco/Pco₂ 1:1 e 1:2, respectivamente. Relação entre constante aparente rede e função Nelson-Riley sob diferentes Pco/Pco₂ e temperaturas obtida, mostrada Fig. 2f. Linhas retas representam ajustes quadrados aos dados. Por meio destas linhas retas, constantes aparentes rede extrapoladas para zero função Nelson-Riley. Portanto, como mostrado Fig. 2f: resultados constantes verdadeiras rede obtidas diferentes temperaturas e Pco/Pco₂ são 4,355 Å (1265,28 K, Pco/Pco₂ = 1:1), 4,346 Å (1265,28 K, Pco/Pco₂ = 1:2), 4,362 Å (1365,28 K, Pco/Pco₂ = 1:1) e 4,354 Å (1365,28 K, Pco/Pco₂ = 1:2), respectivamente. Como mostrado Fig. 2g, constante rede aumenta com aumento x de Fe_1-xO, e maior temperatura, maior constante rede. Relação entre composição e constante rede wustita em alta temperatura obtida Eqs. (3) e (4).

$$\text{a}(\text{Å}) = 3,919 + 0,474(1 - x)(1265,28\text{ K})$$ (3)

$$\text{a}(\text{Å}) = 3,994 + 0,400(1 - x)(1365,28\text{ K})$$ (4)

Espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe

Espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe envolve propriedades do núcleo, incluindo estrutura nível energia do núcleo e ambiente químico onde núcleo localizado. Logo, pode ser aplicada para estudar valência de átomos, ionicidade de ligações químicas, número coordenação, estrutura cristalina, densidade eletrônica e propriedades magnéticas da amostra. Espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe amplamente utilizada em química e materiais. Aqui, elaboramos espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe para caracterizar óxidos de ferro. Espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe usada distinguir e caracterizar várias fases óxido ferro, e monitorar ambiente local átomos Fe em rede cristalina [39, 40].

Parâmetros hiperfinos, como deslocamento isomérico (IS), divisão quadrupolar (QS), deslocamento quadrupolar (ε_Q) e campo magnético hiperfino (B_hf) podem ser obtidos analisando posição linhas espectrais em espectro Mössbauer [41, 42]. Características da amostra podem ser inferidas da largura e assimetria linhas espectrais. Através dependência temperatura e campo parâmetros hiperfinos também permite deduzir parâmetros valiosos.

Aldon et al. [42] estudaram reação conversão induzida lítio de Fe_1-xO usando espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe. Parâmetros hiperfinos (IS e QS) são bastante característicos espécies FeII em antiferromagnético (T_N = 198 K [43]) Fe_1-xO, mostrando absorção paramagnética típica a temperatura ambiente (TA). Conforme indicado espectro Mössbauer ⁵⁷Fe (Fig. 3a), três dupletas alargadas com IS ~ 1 mm s⁻¹ e QS variando ~ 0,50 a 1,50 mm s⁻¹, e áreas relativas corrigidas contribuição magnética α-Fe. Intensidades absorção 42, 26 e 15%. Quarta dupleta centrada IS ~ 0,55 mm s⁻¹, QS ~ 0,90 mm s⁻¹ com área relativa 11% comum espécies FeII^I, esperado em Fe_1-xO não-estequiométrico. Da razão FeII/FeII^I, quantidade vacâncias estimada ~ 0,057 ± 0,008, próxima 0,050 por caracterização XRD. Finalmente, dupleta localizada QS ~ 1,68 mm s⁻¹ e IS ~ 0 mm s⁻¹, correspondente α-Fe, contribui ~ 6%.

Comparando com Fe₂O₃ e Fe₃O₄, capacidade específica Fe_1-xO é menor. Além disso, método síntese mais complicado. Na maioria casos, reação redução alta temperatura inevitável [3-6, 9, 11]. Como resultado, Fe_1-xO não ânodo BILs ideal comparando com Fe₂O₃ ou Fe₃O₄.

Nanoestruturas Baseadas Fe₂O₃

Entre estes óxidos ferro, especialmente Fe₂O₃, atrai atenção muitos pesquisadores devido alta capacidade teórica, que pode alcançar 1000 mA h g⁻¹ [44]. Adicionalmente, Fe₂O₃ tem vantagens distintas, como alta resistência corrosão, baixo custo produção, amigabilidade ambiental, não inflamabilidade, não toxicidade e alta disponibilidade natural [45]. Devido estas excelentes propriedades, Fe₂O₃ altamente promissor para aplicações ânodo BILs [46-50]. Aqui, visão geral concisa desenvolvimento recente sobre síntese, caracterização e desempenho eletroquímico nanoestruturas baseadas Fe₂O₃ fornecida.

Síntese e Caracterização

Última década, enormes esforços explorar métodos sintéticos nanoestruturas baseadas Fe₂O₃. Esta seção, elaboramos resumimos métodos sintéticos nanoestruturas baseadas Fe₂O₃, incluindo deposição fase gasosa [51], método baseado solução [52], método eletroquímico [53], tratamento térmico [54] e outros métodos [55, 56]. Também, comparamos diferentes métodos síntese.

Adicionalmente, caracterização espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe nanoestruturas Fe₂O₃ descrita detalhes. Como apenas certos núcleos tem absorção ressonância, espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe não interferida outros elementos. Alcance espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe afetado por ambiente extranuclear geralmente dentro alguns nanômetros, então muito adequado caracterizar nanoestrutura.

Deposição Fase Gasosa

Deposição fase gasosa amplamente aplicada síntese muitos filmes finos e outras nanoestruturas, como Fe₂O₃ e outros óxidos ferro baseados nanoestruturas. Deposição química vapor (CVD), deposição camada atômica (ALD), deposição física vapor (PVD), deposição eletrolítica e sputtering reativo são métodos típicos deposição fase gasosa [57-60].

ALD forma única sintetizar filmes finos alta cristalinidade, rota mais barata que deposição fase líquida. Processo ALD, reação química cada camada diretamente acompanhada camada anterior. Desta forma, apenas uma camada depositada por ciclo reação. Por instância, Lin et al. [51] utilizaram ALD depositar filme ultrafino α-Fe₂O₃ alta qualidade em nanonets TiSi₂. Filmes finos nanoporosos 3D auto-organizados fabricados Yang et al. [61] através CVD e integrados em Fe₂O₃/Fe₃C-grafeno heterogêneo. Como ânodo BILs, sua capacidade taxa e ciclabidade podem ser grandemente melhoradas por deposição este filme fino. Cesar et al. [62] depositaram filmes finos nanoestruturas dendríticas silício-dopado Fe₂O₃ por CVD pressão atmosférica (APCVD), que produziram fotoânodos Fe₂O₃ oxidam água sob luz visível com eficiência sem precedentes. Nanoestruturas dendríticas α-Fe₂O₃ mostraram área superficial macroscópica 0,5 cm² [62]. Nanobastões α-Fe₂O₃ verticalmente alinhados crescidos substrato silício via CVD organometálico (MOCVD) Wu et al. [63]. Mais, Jia et al. [64] utilizaram deposição sputtering radiofrequência fabricar filmes ultrafinos α-Fe₂O₃.

Embora deposição fase gasosa capaz preparar nanoestruturas Fe₂O₃ alta qualidade, também tem desvantagens. Por exemplo, APCVD e MOCVD têm alta toxicidade e inflamabilidade no processo precursores.

Método Sintético Baseado Solução

Método sintético baseado solução comum e facilitado fabricar Fe₂O₃ e outros óxidos ferro. Fe₂O₃ com várias morfologias, como nanoflores [65], nanoesferas [66], nanopartículas [67], nanobastões [68], nanotubos [14], nanoanéis [69], nanofitas [70], nanoflocos [71], nanofios [72], nanofibras [73], e microcaixas [54], sintetizados por método baseado solução, ex.: hidrotérmico, solvotérmico e sol-gel. Estes métodos altamente facilitados e disponíveis. Zhong et al. [65] usaram método solvotérmico fabricar Fe₂O₃ nanoflores (Fig. 4) via processo auto-montagem mediado glicol etileno. Vayssieres et al. [52] relataram crescimento arranjo nanobastões porosos Fe₂O₃ em vidro condutor óxido estanho fluorado (FTO) por processo hidrotérmico. Por crescimento hidrotérmico precursor α-Fe₂O₃ em hastes nanofios SnO₂, novo heteroestrutura ramificada seis-fold-simetria α-Fe₂O₃/SnO₂ (Fig. 5) sintetizada [74]. Outra técnica facilitada econômica, método sol-gel, para sintetizar nanoestruturas Fe₂O₃. Woo et al. [68] utilizaram método sol-gel obter nanobastões α-Fe₂O₃ por reação Fe³⁺ ubíquo em micelas reversas. Nanobastões obtidos este mecanismo têm baixa dimensionalidade e alta área superficial, podendo estender magnetita e wustita.

Método Eletroquímico

Método eletroquímico utilizado sintetizar nanoestruturas Fe₂O₃, ex.: deposição eletroquímica aplicada fabricar nanopartículas Fe₂O₃ [53]. Através anodização folha ferro em solução eletrólito glicol etileno contendo água deionizada (DI) e NH₄F a tensão 30-60 V, arranjo nanotubos α-Fe₂O₃ obtido [75]. Adicionalmente, anodização eletroquímica empregada sintetizar arranjo nanotubos Fe₂O₃ [76]. Mao et al. [77] relataram síntese arranjo Fe₂O₃ usando deposição eletroquímica. Em seu trabalho, ferro depositado canais molde AAO por deposição eletroquímica, então molde AAO removido solução NaOH, e finalmente nanobastões ferro arranjo convertido Fe₂O₃ arranjo. Característica esta pesquisa que, alterando duração deposição, comprimento nanobastões Fe₂O₃ pode ser finamente controlado.

Tratamento Térmico

Tratamento térmico sintetizar Fe₂O₃ envolve duas abordagens significativas, oxidação térmica e pirólise térmica. Por exemplo, Zhang et al. [54] prepararam microcaixas Fe₂O₃ (Fig. 6) via decomposição oxidativa termicamente induzida microcubos azul prussiano (PB) a 350-650 °C. Abordagem estado sólido fornecerá via mais facilitada síntese larga escala estruturas anisotrópicas ocas uniformes comparado com método baseado solução amplamente usado. Fe₂O₃ com diferentes morfologias preparados via comandando parâmetros oxidação térmica. Nanoestruturas α-Fe₂O₃ por tratamento térmico facilitado precursores baseados ferro propostas. Por instância, Rao e Zheng [71] utilizaram tratamento térmico preparar arranjo nanoflocos α-Fe₂O₃ densamente alinhados.

Pirólise térmica outro método comum depositar filmes finos Fe₂O₃. Duret et al. [78] aplicaram este método obter filmes folha mesoscópicos α-Fe₂O₃ através pirólise spray ultrassônico, enquanto filmes fabricados têm fotoatividade maior que aqueles fabricados por técnicas pirólise spray convencionais. Também, síntese nanoflocos α-Fe₂O₃, nanoflores, nanofios e arranjo nanobastões via deposição fase vapor, deposição fase líquida e tratamento térmico relatada [63, 71, 72, 79].

Outros Métodos

Em 2016, Guivar et al. [55] compuseram maghemita ordenada vacância (γ-Fe₂O₃) nanopartículas funcionalizadas com nanohidroxiapatita (nanoHAp), usando rota química coprecipitação típica. Notavelmente, γ-Fe₂O₃ funcionalizada nanoHAp rotulada γ-Fe₂O₃@HAp formada sem qualquer processo térmico como calcinação.

Existem muitas maneiras sintetizar Fe₂O₃, mas maioria não ambientalmente amigáveis. Em 2019, Bashir et al. [56] desenvolveram método ecológico obter nanopartículas α-Fe₂O₃, usando extrato sementes Persea Americana. Usaram dois precursores diferentes preparar duas amostras α-Fe₂O₃, uma amostra (A) preparada Fe(NO₃)₃·9H₂O, outra amostra (B) preparada FeCl₃·9H₂O.

Espectros Mössbauer ⁵⁷Fe amostras A e B registrados 300 K (temperatura ambiente (TA)) apresentados Fig. 7. Espectroscopia Mössbauer ⁵⁷Fe técnica muito valiosa explorar comportamento magnético local e estado oxidação átomos ferro em matriz particular [80]. Ambas amostras revelaram ordenação magnética, exibiram apenas sêxtuplo único indicando estado magneticamente ordenado. Tabela 2 mostra parâmetros Mössbauer ⁵⁷Fe extraídos TA, lista IS, ε_Q e B_hf. Ambas amostras B_hf acima 51 T relacionadas α-Fe₂O₃ [81]. Além disso, valores ε_Q também consistentes α-Fe₂O₃. Ambas interações quadrupolo indicam Fe como Fe³⁺ desde IS observado 0,3653 mm/s e 0,3754 mm/s amostras A e B, respectivamente, típicos Fe³⁺ [82]. Portanto, valores negativos divisão quadrupolo indicam propriedade ferromagnética fraca amostras A e B, característica fase α-Fe₂O₃ pura.

Desempenho Eletroquímico

Ciclagem carga/descarga janela tensão 0,005-3,0 V (vs. Li⁺) sob densidade corrente 200 mA g⁻¹ TA mostrada Fig. 8a. Durante processo descarga inicial, há plataforma tensão óbvia ~ 0,75 V, e gradualmente moveu para platô tensão ~ 1,0 V, permanece estável segundo e quinto ciclos. Enquanto isso, platô ambíguo observado ~ 1,8 V processo carga. Perfil descarga primeiro qualitativamente assemelha resultados Larcher et al. [83] e Morales et al. [84] nanopartículas Fe₂O₃, e Wang et al. [14] nanotubos Fe₂O₃. Desempenho ciclagem três amostras (microcaixas Fe₂O₃ hierárquicas, microcaixas Fe₂O₃ e microcaixas Fe₂O₃ porosas) descrito Fig. 8b. Após 30 ciclos, microcaixas Fe₂O₃ hierárquicas exibem maior capacidade reversível 945 mA h g⁻¹, seguida 872 mA h g⁻¹ microcaixas Fe₂O₃ porosas, e finalmente 802 mA h g⁻¹ microcaixas Fe₂O₃. Resultados demonstraram três amostras exibem excelente estabilidade ciclagem, e morfologia nanoestruturada Fe₂O₃ papel significativo determinar características descarga.

Voltametria cíclica (CV) usada caracterizar células com ânodo nanoflocos α-Fe₂O₃ em 0,005-3,0 V sob taxa varredura lenta (TA). Li metal usado contra-eletrodo e referência [20], consistente resultados previamente relatados [85]. Curvas CV esferas ocas α-Fe₂O₃ entre 5 mV e 3 V taxa varredura 5 mV s⁻¹ apresentadas Fig. 8c. Há picos corrente redox aparentes, demonstram boa reversibilidade reação eletroquímica. Como mostrado Fig. 8d, platô tensão distinto pode ser descoberto ~ 0,75 V, consistente curvas CV. Perfis tensão carga-descarga refletem capacidade armazenamento lítio α-Fe₂O₃. Primeira capacidade descarga cíclica e capacidade carga 1219 mA h g⁻¹ e 877 mA h g⁻¹ respectivamente, que levam perda capacidade irreversível relativamente baixa 28%. Segundo ciclo, eficiência coulombiana aumentou rapidamente 89%. Desempenho ciclagem duas amostras demonstradas Fig. 8e. Amostra (I) exibe excelente retenção capacidade cíclica segundo ciclo em diante. Após 100 ciclos carga/descarga, capacidade reversível ainda alta 710 mA h g⁻¹. Comparado com micropartículas α-Fe₂O₃, esferas ocas α-Fe₂O₃ hierárquicas únicas aparentemente têm desempenho armazenamento Li aumentado, e retenção capacidade ciclagem mais estável e capacidade reversível maior realizadas. Este desempenho superior pode ser atribuído subunidades nanofolhas finas fornecem transporte rápido e eficiente Li⁺, bem como interior oco único permite material amortecer efetivamente estresse gerado durante processo carga/descarga.

Óxidos ferro baratos, abundantes e ambientalmente compatíveis, e Fe₂O₃ tem excelente desempenho eletroquímico. Alguns estudos acima mostraram nanoestruturas baseadas Fe₂O₃ podem ser ânodo alternativo substituir grafite presente usado em BILs. Nanoestruturado Fe₂O₃ tem grande potencial ânodo BILs [86-95]. Recentemente, vários estudos sobre ânodo Fe₂O₃ em supercapacitores assimétricos relatados [96-100]. Contudo, baixa área superficial e pobre condutividade elétrica ainda dois problemas críticos limitando capacitância específica e densidade potência Fe₂O₃. Para soluções destes problemas, NTCs e CNFs considerados matrizes condutivas carregar nanopartículas Fe₂O₃ para realizar desempenho melhorado [101]. Tabela 3 resume algumas nanoestruturas típicas baseadas Fe₂O₃ com sua síntese e desempenho eletroquímico.

Nanoestruturas Baseadas Fe₃O₄

Magnetita (Fe₃O₄) e nanoestruturas baseadas Fe₃O₄ compostos com pseudocapacitância, alta capacidade teórica, amigabilidade ambiental e baixo custo, extensivamente aplicadas absorção onda eletromagnética [106], BILs [3, 12, 15], dispositivos biotecnológicos [107, 108], e supercapacitor [4, 109]. Nanopartículas Fe₃O₄ um dos ânodos alto desempenho em dispositivos eletroquímicos. Infelizmente, nanoestruturas Fe₃O₄ ainda enfrentam alguns problemas, como variação volume severa (~ 200%) durante inserção e extração Li⁺ e condutividade elétrica relativamente baixa, influenciando negativamente estabilidade ciclagem [19, 110, 111]. De resultados pesquisa, encontramos que estrutura e morfologia Fe₃O₄ têm alta influência desempenho eletroquímico Fe₃O₄ e compostos baseados Fe₃O₄.

Síntese e Caracterização

Recentemente, engenharia nanoestrutura demonstrada abordagem altamente eficaz obter desempenho eletroquímico melhorado Fe₃O₄ e compostos baseados Fe₃O₄. Portanto, várias nanoestruturas incluindo nanopartículas 0D [112], nanobastões/fios 1D [113, 114], nanoflocos/folhas 2D [115, 116], arquiteturas hierárquicas/porosas 3D [117, 118], e nanoestruturas híbridas óxidos ferro [16] propostas. Desempenho eletroquímico nanoestruturas Fe₃O₄ pode ser otimizado por design racional sua morfologia, composição, porosidade e características superfície.

Método sintético fase solução forma facilitada rápida obter nanoestruturas baseadas Fe₃O₄, devido vantagens associativas, como baixa temperatura síntese (sempre abaixo 250 °C), fácil controle morfologia via ajuste condições hidrotérmicas (ex.: PH, densidade reagente e dosagem agente ativo, etc.). Método sintético fase solução inclui síntese solvotérmica [119], termólise [120], coprecipitação [121], processo sol-gel [122, 123], microemulsão [124], etc. Simultaneamente comparamos prós e contras estes métodos.

Síntese Solvotérmica

Síntese solvotérmica, que reage em vaso reação fechado especial, um métodos comumente usados sintetizar Fe₃O₄. Em ambiente hermético, método facilitado usando solução aquosa meio reação alta temperatura e alta pressão ambiente hermético. Nanoestruturas Fe₃O₄ com várias morfologias (0D, 1D, 2D e 3D) sintetizadas aplicando esta abordagem.

An et al. [119] obtiveram nanofios Fe₃O₄/grafeno por síntese solvotérmica e calcinação com FeCl₃, NH₄VO₃ e grafeno como precursores. Transição fase Fe₃O₄/VO_x (FVO) após recozimento confirmada XRD. Para padrão XRD amostra sem recozimento, todos picos difração FVO e grafeno decorado FVO correspondem FeVO₄·1,1H₂O. Para padrão XRD amostra após recozimento, não há picos quaisquer óxidos vanádio. E resultado plasma acoplado indutivamente alta frequência (ICP) indicou razão molar Fe e V ~ 0,94:1, confirmando existência óxido vanádio amorfo.

Mu et al. [125] relataram nanoflocos Fe₃O₄ dispersos em nanofibra carbono combinando eletrofiação e processo solvotérmico. Neste trabalho, nanoflocos Fe₃O₄ uniformemente anexados superfície nanofibra carbono diâmetro cerca 500 nm.

Nanopartícula Fe₃O₄ alta área superficial específica via FeCl₃ e etanolamina (ETA) orgânico solvente como precursores relatada Wang et al. [126]. Nesta preparação, ETA fator crítico compostar nanopartículas Fe₃O₄ alta área superficial específica, e Fe³⁺ gradualmente reduzido Fe²⁺ por ETA durante processo dissolução, demonstrando Fe²⁺ aumentado conforme aumento tempo ultrassonicação. Razão ETA e FeCl₃ grande impacto tamanho grão nanoscópico e área superficial específica Fe₃O₄. Resultados mostraram tamanho grão 20-40 nm alcançado com 60 mL ETA e 6 mmol FeCl₃. Quando quantidade ETA 80 mL, nanopartículas menores (5-10 nm) obtidas.

Outro trabalho representativo relatado Chen et al. [127], no qual folhas grafeno decoradas nanopartículas Fe₃O₄ ultra-pequenas (USIO/G) sintetizadas usando processo solvotérmico facilitado. Para síntese USI composto decorado óxido grafeno reduzido (RGO), usado FeCl₃·H₂O precursor, então NaHCO₃ e ácido L-ascórbico adicionados formar USIO/G. Neste processo, ácido L-ascórbico oxidado ácido deidroascórbico (DHAA) por alguns Fe³⁺, que reduzidos Fe²⁺. Processo formação USIO/G mostrado esquematicamente Fig. 9. Nanopartículas Fe₃O₄ com distribuição uniforme, benéficas para condutividade elétrica grafeno, mitigação expansão volume Fe₃O₄, e facilitando partículas Fe₃O₄ no eletrólito.

Xiong et al. [128] tipo microesferas Fe₃O₄ ocas hierárquicas (H-Fe₃O₄) preparadas por decomposição térmica controlada precursor alcóxido ferro. Em reação clássica, glicol etileno (EG) serve reagente redução que parcialmente reduz Fe³⁺ a Fe²⁺ com acetato sódio (NaAc), e polivinilpirrolidona (PVP) [128]. Para esta síntese, PVP serviu estabilizador superfície, que tem papel importante formação e transformação interiores ocos.

Com desenvolvimento síntese solvotérmica, emergindo como método eficiente com vantagens baixo consumo energia, pouca reunião e fácil controlar forma, etc. Chen et al. [129] sintetizaram nanoesferas Fe₃O₄ emaranhadas poli(ácido acrílico) (PAA) por método solvotérmico facilitado. Em sua síntese, etilenodiamina crucial controle uniformidade nanoesferas, e moléculas PAA serviram fonte carbono que transforma matriz carbono por tratamento aquecimento atmosfera inerte. Como mostrado imagem SEM nanoesferas C-Fe₃O₄ preparadas, partículas esféricas muito uniformes diâmetro 150-200 nm sintetizadas. Observado imagens SEM Fig. 10a, nanoesferas contêm partículas pequenas irregulares, e têm superfície relativamente rugosa. Experimento controle sem etilenodiamina (EDA), partículas sintetizadas muito menos uniformes com distribuição tamanho mais ampla 100-500 nm, permitindo formação nanoesferas menor tamanho.

Coprecipitação

Devido sua alta relação custo-efetividade, amigabilidade ambiental, e protocolo síntese facilitado, coprecipitação abordagem geral para nanopartículas Fe₃O₄. Assim, em sistemas bateria recarregável baseados ferro, nanomateriais Fe₃O₄ especialmente adequados aplicações eletroquímicas larga escala resolver requisito energia sociedade moderna.

Li et al. [121] propuseram poliedro Fe₃O₄ como ânodo BILs para baterias secundárias alcalinas por coprecipitação. Temperatura recozimento faz alto efeito desempenho físico e eletroquímico nanomateriais Fe₃O₄. Fe₃O₄ recozido 700 °C exibiu maior desempenho eletroquímico, como capacidade descarga específica 604,2 mA h g⁻¹ com eficiência carga 83,9% a 120 mA g⁻¹. Ooi et al. [130] demonstraram nanopartículas Fe₃O₄ octaédricas usando rota solvotérmica facilitada. Imagem MEV nanopartículas Fe₃O₄ mostrada Fig. 10b, que retrata nanopartículas Fe₃O₄ octaédricas com comprimento médio 93 ± 18 nm preparadas por método hidrotérmico, mostrando distribuição tamanho aproximadamente Gaussiana. Então, estrutura cristalina nanopartículas octaédricas pode ser mais avaliada por HRTEM, e composição amostra bulk mais caracterizada por XRD e espectroscopia fotoelétrons raios X (XPS).

Termólise

Termólise pequenos nanocristais magnéticos monodispersos sintetizados compostos organometálicos solventes alto ponto ebulição contendo agente estabilizador. Anteriores corpos organometálicos incluem compostos metal acetilacetona, metal cupferron, ou metal Carbonyl, e geralmente escolhem ácidos graxos, ácido oleico, ou hexadecil amina como surfactante. Zhang et al. [120] relataram nanocristais Fe₃O₄ ultrafinos uniformemente encapsulados redes nanocarbono bidimensionais (2D) através termólise Fe(C₅H₇O₂)₃ precursor 350 °C vácuo, nomeado 2D Fe₃O₄/C nanonetworks. Este processo facilitado usando precursor baixo custo propôs abordagem verde preparar compósito Fe₃O₄/carbono. Adicionalmente, comparado com compósitos Fe₃O₄/carbono relatados, tamanho partícula Fe₃O₄ controlável e tamanho ∼ 3 nm obtido.

Beneficiando efeitos sinérgicos redes nanocarbono condutividade elétrica excelente e partículas Fe₃O₄ ultrafinas distribuição uniforme, alta capacidade reversível, excelente capacidade taxa e ciclabidade superior tensão 0,01-3,0 V (vs. Li/Li⁺) obtidas. Nanopartículas com núcleos único óxido ferro (Fe₃O₄) e cascas óxido zinco (ZnO) preparadas Jaramillo et al. [131]. Nanopartícula Fe₃O₄ sintetizada através método termólise usando Fe(C₅H₇O₂)₃ como corpo organometálico presoma, trietileno glicol como agente superfície ativo, e nanopartículas núcleo-casca Fe₃O₄@ZnO sintetizadas com sucesso usando metodologias diretas. Propriedades estruturais e ópticas materiais caracterizadas usando combinação difração raios X, microscopia eletrônica, e espectroscopia luz. Importantemente, pureza fases núcleo e casca nanopartículas Fe₃O₄@ZnO confirmada tanto XRD quanto TEM, e casca ZnO mostrou aumentar transparência nanopartículas núcleo-casca relativas nanopartículas Fe₃O₄ componente único. Zhang et al. [132] demonstraram compósito Fe₃O₄-grafeno alta cristalinidade por reação passo único termólise. E demonstraram que anexo complexo ferro-organico com folhas óxido grafeno (GO) pode resultar facilment compósitos magnéticos grafeno via processo calcinação dependente tempo.

Processo Sol-Gel

Método específico usando alcóxido metal, composto mineral metal ou mistura acima duas substâncias para hidrólise e polimerização, gel uniforme gradualmente, então condensar gel transparente, porém, após secagem e aquecimento, finalmente pós ultrafinos óxido recebidos. Tang et al. [122] prepararam filme fino magnetita nanoestruturado por método sol-gel usando precursor cloreto ferro (II) barato. Nanopartículas Fe₃O₄ preparadas 300 °C, porém, α-Fe₂O₃ gerado quando temperatura aumentou 350 °C, e este resultado restringe suas aplicações. Xu et al. [123] propuseram nanopartículas magnetita por virtude processo sol-gel combinado com recozimento vácuo 200-400 °C usando nitrato férrico não tóxico baixo custo. Em seu estudo, nanopartículas Fe₃O₄ vários tamanhos podem ser sintetizadas facilitadamente variando temperatura recozimento.

Método Microemulsão

Microemulsão composta dois mutual miscibilidade mistura líquido estabilidade termodinâmica e dispersão isotropia, um destes ou dois tipos líquido chamado micro área, fixado por camada interface moléculas surfactante. Fatores chave controlando solução reação contêm concentração, valor pH, tempo reação e temperatura. Microemulsão como expansão rápida nova tecnologia possui muitas vantagens. Por exemplo, alta pureza e distribuição tamanho partícula uniforme dopante molecular sintetizado baixa temperatura e processo reação simples. Mas também algumas deficiências, por instância, sistema reação principalmente contém solventes orgânicos, que leva alto custo, poluição saúde ambiental e longo tempo reação. Nanopartículas Fe₃O₄ preparadas excelente desempenho catalítico síntese quinoxalina diferentes solventes. Novos nanocompósitos magnéticos Fe₃O₄/sílica núcleo-casca com tribloco-copolímero enxertado sua superfície (Fe₃O₄@SiO₂@MDN) sintetizados com sucesso combinando processo sol-gel com abordagem copolimerização radical fase aquosa semeada [133]. Microsferas Fe₃O₄@SiO₂@MDN sintetizadas seguintes três passos. Primeiro, microsferas magnéticas Fe₃O₄ iniciais sintetizadas por reação solvotérmica. Então processo sol-gel utilizado preparar microsferas sílica revestida Fe₃O₄ (Fe₃O₄@SiO₂), e fina camada sílica amorfa formada Fe₃O₄ microsferas. Depois, microsferas Fe₃O₄@SiO₂ modificadas por 3-(metacriloxipropil) trimetoxisilano (MPS). Finalmente, tribloco copolímero fabricado por reação copolimerização radical fase aquosa entre MPS, divinilbenzeno (DVB) e N-Vinil-2-pirrolidona (NVP) superfície Fe₃O₄@SiO₂. Partículas magnéticas Fe₃O₄ com distribuição tamanho estreita têm forma quase esférica e superfície lisa. Li et al. [124] relataram nanoflocos Fe₃O₄ hexagonais e triangulares monodispersos por abordagem solvotérmica microemulsão dois passos, em que nanopartículas Fe₃O₄ uniformes preparadas e então estes nanocristais hidrofóbicos dispersos em ambiente microemulsão uniforme como "sementes" para recrescimento através processo solvotérmico secundário. Primeiro passo, nanopartículas Fe₃O₄ quasi-esféricas monodispersas 7-8 nm formadas através processo cineticamente controlado. Segundo passo, formação nanoflocos Fe₃O₄ anisotrópicos processo termodinamicamente controlado e todas superfícies expostas nanoflocos triangulares e hexagonais são planos cristalinos (111), que têm menor energia superfície para FCC Fe₃O₄.

Outros Métodos

Métodos físicos também formas significativas preparar nanoestrutura Fe₃O₄ para ânodo BILs. Várias vantagens, como boa cristalização, tamanho partícula finamente ajustado, e alta pureza produtos destacadas literaturas recentes. Mas estes métodos geralmente demandam equipamento avançado caro, resultam custo maior, pobre dispensabilidade partículas dispersão, e aglomeração nanoestruturas. Por instância, Du et al. [109] fabricaram supercapacitor assimétrico nanopartículas carbono ativado (CA)-Fe₃O₄, e nanoestrutura Fe₃O₄ preparada por método microondas. Precursor, FeSO₄·7H₂O e NH₃·H₂O mistura solução, aquecido forno microondas. Precipitado preto separado ímã e lavado repetidamente água DI. Propriedades microestruturais nanopartícula preparada caracterizadas por adsorção nitrogênio (Quantachrome NOVA 2000), XRD e MEV [109]. Chen et al. [127] sintetizaram folhas grafeno decoradas nanopartículas Fe₃O₄ ultra-pequenas (USIO/G). Seo et al. [134] relataram uso integrado partículas magnéticas processos downstream microalgas, especificamente colheita microalgas e extração lipídios através pirólise spray aerossol passo único aplicado colheita microalgas e aprisionamento lipídios microalgas serial. Análise TEM/EDS, XPS, FT-IR sugeriram que funcionalidades catiônicas e lipofílicas surgiram não totalmente decomposto PVP, devido curto tempo residência reator. Kang et al. [135] propuseram nanocristais Fe₃O₄ confinados espuma carbono mesocelular (MSU-F-C) por abordagem "hospedeiro-hóspede" e aplicaram como ânodo BILs. Neste estudo, precursor Fe(NO₃)₃·9H₂O impregnado MSU-F-C tendo poros celulares uniformes diâmetro ~ 30 nm, seguido tratamento aquecimento 400 °C 4 h argônio (Ar) atmosfera. Nanocristais Fe₃O₄ tamanho 13-27 nm fabricados dentro poros MSU-F-C. Existência carbono provavelmente permite redução alguns Fe³⁺ a Fe²⁺ íons por processo carbotermoredução. Desempenho físico e estrutura poros MSU-F-C e compostos Fe₃O₄-carregados caracterizados sorção nitrogênio, e compostos têm altas capacidades ∼800-1000 mA h g⁻¹ a 0,1 A g⁻¹ (∼0,1 C taxa), alta capacidade taxa e bom desempenho ciclagem.

Aplicação

Fe₃O₄ possui muitas propriedades únicas, e altamente promissor para aplicações BILs e supercapacitores [136-142]. Tabela 4 resume algumas aplicações.

Baterias Íons-Lítio

Devido reação conversão Fe₃O₄ durante processo carga/descarga e outras vantagens, Fe₃O₄ geralmente estudado e aplicado como ânodo BILs [143-147]. Para OMTs, eles têm capacidade teórica maior (~ 500-1000 mA h g⁻¹) que grafite convencional (cerca 372 mA h g⁻¹). Além disso, Fe₃O₄ tem condutividade superior comparado outros óxidos metais transição. Assim, bem focado estudos recentes. Relatou-se que eletrodos compostos grafeno têm alto desempenho devido sua grande área superficial, alta condutividade elétrica e estrutura adaptativa ou flexível para alta confiabilidade. Qiu et al. [3] relataram tipo ânodo composto composto nanopartículas Fe₃O₄ ultra-dispersas (3-8 nm) e folha RGO. Tem excelente desempenho cíclico (624 mA h g⁻¹ até 50 ciclos carga/descarga densidade corrente 0,1 A g⁻¹), e boa capacidade específica (624 e 415 mAh g⁻¹ a 0,1 e 2,4 A g⁻¹, respectivamente) para BILs. Obtido Fe₃O₄/RGO exibiu alta atividade Foto-Fenton ultrastável (Fig. 11).

Carbono pirolisado também bom "companheiro" para ânodos Fe₃O₄. Além protocolo facilitado, estrutura porosa formada pirólise sempre exibe alta capacidade específica compósito ânodo Fe₃O₄. Wang et al. [12] relataram nanogaiolas N-dopado Fe₃O₄/C ocos com porosidades hierárquicas por carbonização nanocristais PB revestidos polidopamina como ânodo BILs (Fig. 12). Capacidade específica N-dopado Fe₃O₄/C nanogaiolas ~ 878,7 mA h g⁻¹ após 200 ciclos densidade corrente 200 mA g⁻¹, muito maior que N-dopado Fe₃O₄/C derivado PB puro (meramente 547 mA h g⁻¹). Também desejável projetar estrutura anisotrópica nanopartículas Fe₃O₄ com camada carbono revestido. Zhang et al. [19] relataram tipo nanofusos Fe₃O₄ revestidos carbono derivados nanobastões α-Fe₂O₃ com comprimento cerca 500 nm e razão eixo ~ 4. Seguido por método síntese hidrotérmica com glicose, ânodo BILs obtido entregou alta capacidade reversível ~ 745 mA h g⁻¹ a C/5 e ~ 600 mA h g⁻¹ a C/2.

Trabalho mais impressionante neste campo provavelmente aglomerados nanopartículas óxido ferro mesoporosos com revestimento carbono relatados Lee et al. [148]. Após poucos ciclos, formação SEI aumentou grandemente estabilidade interface entre eletrodo e eletrólito. Teste eletroquímico exibiu capacidade específica alta 970 mA h g⁻¹ para BILs.

Supercapacitores

Fe₃O₄ candidato altamente promissor eletrodo supercapacitor devido sua condutividade elétrica relativamente alta, reação redox reversível rápida, baixo custo e natureza ecológica [149-152]. Similar a baterias, supercapacitores alto desempenho também requerem dois fatores: grande área superficial específica e estabilidade longo prazo. Estas duas características geralmente alcançadas construindo algumas estruturas porosas e camadas carbono revestido. Nanopartícula Fe₃O₄ alta área superficial específica sintetizada Wang et al. [126] usando abordagem bottom-up. Cloreto férrico primeiramente sonicado com etanolamina e então processado através reação solvotérmica. Nanomateriais ativos obtidos mostraram área superficial específica 165,05 m² g⁻¹ e capacitância específica 207,7 F g⁻¹ a 0,4 A g⁻¹.

Também, nanoflocos Fe₃O₄ altamente dispersos em CNFs 1D relatados Mu et al. [125]. Compósitos Fe₃O₄/CNFs mostraram capacitância específica maior que Fe₃O₄ puro em 1 M Na₂SO₃. Para aumentar ainda mais capacitância específica e estabilidade ciclo, esferas carbono porosas hierárquicas com Fe₃O₄ usando supercapacitores exibiram capacitividade alta 1153 F g⁻¹ a 2 A g⁻¹ e capacitância específica alta 514 F g⁻¹ a 100 A g⁻¹. Adicionalmente, supercapacitor assimétrico montado com esferas carbono dupla-casca ocas e Fe₃O₄, tem excelente estabilidade ciclagem (96,7% retenção após 8000 ciclos) e alta densidade energia (17-45 Wh kg⁻¹) a densidade potência 400-8000 W kg⁻¹ [4].

Conclusão

Nanoestruturas baseadas óxidos ferro (Fe_1-xO, Fe₂O₃, Fe₃O₄) têm capacidades específicas muito maiores que ânodos baseados carbono comerciais. São consideradas candidatos altamente promissores para ânodo BILs. Contudo, grande capacidade irreversível e baixa estabilidade ciclo são dois problemas sérios obstruem aplicação nanoestruturas baseadas óxidos ferro. Nesta revisão, resumimos progresso recente novos óxidos ferro e seus compostos como ânodo BILs e eletrodo supercapacitor. Vários métodos sintéticos típicos várias nanoestruturas baseadas óxidos ferro listados. Comparando desempenho eletroquímico estas várias nanoestruturas baseadas óxidos ferro, algumas estratégias esperadas resolver problemas nanoestruturas baseadas óxidos ferro.

Disponibilidade Dados e Materiais

Não aplicável.