DOI: 10.1002/smll.202007775

经证实，一种简单、可扩展的表面活性剂-聚合物模板法可在一级结构中创建受控的远程二级子结构。作为表面活性剂的金属双（2-乙基己基）磺基琥珀酸酯（MAOT）可用作碳纳米纤维中的牺牲模板和金属前体。即使在静电纺丝和热处理过程中，固相聚合物中的MAOT也能保持低界面张力和可控的尺寸，从而可以在纳米纤维中形成均匀的远程子结构。研究发现MAOT含量是调整纳米纤维直径及其织构性质（如内部孔隙的大小和体积）的关键参数。MAOT中的金属反离子种类决定了纳米纤维内部金属相的掺入。将以钠为反离子的MAOT掺入聚合物中会使纳米纤维中形成内置孔结构。相反，以铁为反离子的MAOT在纳米纤维（FeCNFs）中会产生独特的孔内铁子结构。FeCNFs具有出色的电荷存储和水分解性能。结果，MAOT-聚合物模板法可扩展至各种金属前体的组合，从而为不同的目标应用创建理想的功能。

图1.通过热处理由电纺NaAOT/PAN纳米纤维获得的NaCNFs的形态表征：a-d）SEM和e-h）灰色（左）/二进制转换（右）TEM图像。对灰度TEM图像进行阈值化处理，得到二进制TEM图像。显示在m值=4和10以及w值=0和20下制备的NaCNFs的代表性图像：a，e）NaCNF-4,0，b，f）NaCNF-4,20，c，g）NaCNF-10，0和d，h）NaCNF-10,20。SEM和TEM图像中的比例尺分别为500nm和50nm。

图2.NaCNFs（NaCNF-4,0，NaCNF-4,20，NaCNF-10,0和NaCNF-10,20）的氮气吸附等温线（实心和空心符号分别表示吸附和解吸分支）。

图3.主要结构和结构参数与m和w的关系图：a）平均纳米纤维直径，b）比表面积，c）总孔体积，和d）中孔体积占总孔体积的百分比（％）。

图4.当m为定值，w处于增长趋势时，用BJH方法计算NaCNFs的中孔尺寸分布：a）m=4，b）m=6，c）m=8，d）m=10。e）在10、20和40nm（±5nm）三种中孔尺寸下计算吸附孔体积。

图5.AOT中的金属离子交换：a）AOT中Na（I）与Fe（II）离子交换的DFT基计算结果，以及b）在离子交换之前和之后记录的XPS全扫描。

图6.通过热处理由电纺Fe（AOT）2/PAN纳米纤维获得的FeCNFs的形态和质量表征：a-d）代表性TEM图像（比例尺为100nm）：a）FeCNF-4,0，b）FeCNF-4,10，c）FeCNF-6,0，和d）FeCNF-6,10。e）粉末XRD图谱（Fe3O4作为参考）。

图7.基于FeCNF电极的电化学电容器：a）以25mV/s的扫描速率记录的CV曲线，b）在0.1A/g电流密度下记录的充电/放电曲线，和c）在100mHz-0.1MHz的频率范围内记录的EIS奈奎斯特图。所有测量均在三电极配置下采用1M H2SO4电解质进行。将FeCNF-6,0作为对称电极集成到不锈钢电池中。d）在不同电流密度下的两电极电池电容。e）在1A/g的电流密度下循环10000次期间，电池相对于初始值的电容保持率。f）电池和其他先前报道的相似材料的Ragone图。

图8.FeCNFs（RuO2和Pt/C作为对照）的电化学OER性能：a）以10mV/s的扫描速率记录的LSV极化曲线，b）由LSV曲线获得的Tafel图，c）在不同扫描速率下，当电压为1.13V（vs.RHE）时的电容Δj=ja-jc，d）在1.7V（vs.RHE）下的EIS奈奎斯特图（插图：等效电路模型），e）在1.72V（vs.RHE）下，FeCNF-6,0电极进行OER的计时安培曲线（电流保留率与工作时间的关系），以及f）相似OER电催化剂主要性能的比较图。

图9.FeCNFs（RuO2和Pt/C作为对照）的电化学HER性能：a）以10mV/s的扫描速率记录的LSV极化曲线，b）由LSV曲线获得的Tafel图，c）在不同扫描速率下，当电压为0.32V（vs.RHE）时的电容Δj=ja-jc，d）在-0.6V（vs.RHE）下的EIS奈奎斯特图（插图：等效电路模型），e）在-0.41V（vs.RHE）下，FeCNF-6,0电极进行HER的计时安培曲线（电流保留率与工作时间的关系），以及f）相似HER电催化剂主要性能的比较图。

图10.通过表面活性剂-聚合物模板制备具有受控子结构的MCNFs的示意图。