DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.149102

本研究采用静电纺丝技术合成了氧化铱（IrO2）纳米纤维，并对其退火温度进行优化以获得高质量的IrO2纳米纤维。退火温度为200、300、400和500℃。所合成的材料具有中空纳米纤维形态，平均直径约为45nm。形成的纳米纤维本质上是无定形的。X射线光电子能谱（XPS）结果表明，合成铱处于+4氧化态。在使用1M硫酸钠（Na2SO4）水系电解液的三电极体系中，IrO2电极显示出2V的电位窗口。在400℃下退火的样品可获得最大的比电容（在1mA/cm2下为705F/g），这是由于在完全去除聚合物含量的情况下形成了良好的形貌。此外，还构建了一种具有2V高工作电压的新型固态对称IrO2/IrO2超级电容器。该对称超级电容器在714W/kg的功率密度下显示出59Wh/kg的能量密度和出色的循环稳定性。上述结果证实了使用IrO2构建高能量密度超级电容器器件的潜力。

图1.（a）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500样品的XRD图谱以及典型EIr-400样品的XPS光谱图，（b）全扫描光谱图，（c）Ir-4f核心能级图谱和（d）O1s核心能级光谱。

图2.EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500样品的SEM显微照片。

图3.（a-e）典型EIr-400样品的透射电子显微镜（TEM）图像和（f）选定区域电子衍射（SAED）图。

图4.EIr-400样品的EDX元素映射。

图5.中空IrO2纳米纤维可能形成机理的示意图。

图6.使用BET仪器获取的典型EIr-400样品的N2吸附-解吸等温线。

图7.（a）EIr-200，（b）EIr-300，（c）EIr-400和（d）EIr-500薄膜的接触角分析。

图8.（a）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500电极在20mV/s下的CV，（b）EIr-400电极在不同扫描速率（10-100mV/s）下的CV，（c）阴极和阳极电流与扫描速率的关系图，以及（d）EIr-400电极在1M Na2SO4水系电解液中不同电位窗口下的CV叠加，（e）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500电极在在1mA/cm2下的GCD曲线，（f）EIr-400电极在1M Na2SO4水系电解液中不同电流密度（1、2和3mA/cm2）下的GCD。

图9.典型EIr-400电极的电荷存储动力学。（a）在不同电压下测定EIr-400电极的b值，（b）在不同扫描速率（20-100mV/s）下总电荷存储的电容和扩散贡献，（c）在100mV/s的扫描速率下总电荷存储的电容贡献。

图10.（a）奈奎斯特图，插图为1-105Hz频率范围内的放大图，（b）波特图，（c）EIr-200、EIr-300、EIr-400和EIr-500电极的虚电容（C“）与频率的关系图，（d）EIr-400电极的电容保持率与循环次数的关系图。

图11.（a）超级电容器装置的示意图，（b）在不同电压范围内工作的IrO2/IrO2对称超级电容器的CV曲线，（c）在2.2V的电压极限内、10-100mV/s的扫描速率下，IrO2/IrO2对称超级电容器的CV曲线，（d）在不同电流密度下IrO2/IrO2对称超级电容器的充放电曲线，（e）各种机械柔性测试的照片，（f）IrO2/IrO2对称超级电容器的柔性测定，（g）IrO2/IrO2对称超级电容器的电容保持率与循环次数的关系图，（h）与其他对称器件相比，IrO2/IrO2对称超级电容器的Ragone图。