DOI: 10.1038/s41598-022-18840-2

与原始金属氧化物相比，金属氧化物异质结构因其优异的性能而在储能应用中获得了极大的关注。在此，通过溶胶-凝胶静电纺丝法在450和600℃的煅烧温度下合成了磁性Fe2O3@SnO2异质结构。XRD图谱分析表明，与菱面体赤铁矿相比，四方氧化锡相的比例随着煅烧温度的升高而增加。FESEM图像显示，六边形Fe2O3纳米片分层锚定在SnO2中空纳米纤维上。通过煅烧过程，异质结构的光学带隙从2.06eV增加到2.40eV。振动样品磁强计分析表明，提高样品的煅烧温度可将饱和磁化强度从2.32降低至0.92emu/g。将Fe2O3@SnO2-450和Fe2O3@SnO2-600纳米纤维作为活性材料涂覆在泡沫镍（NF）上，并在3M KOH电解质溶液中的三电极和两电极配置内评估了其电化学性能。在三电极系统中，当电流密度为1A/g时，Fe2O3@SnO2-600/NF电极表现出562.3F/g的高比电容和优异的循环稳定性，3000次循环后在10A/g的高电流密度下的电容保持率为92.8%。组装的Fe2O3@SnO2-600//活性炭不对称超级电容器装置在650W/kg功率密度下可提供50.2Wh/kg的最大能量密度。结果表明，Fe2O3@SnO2-600是一种很有前途的超级电容器电极材料。

图1.Fe2O3六边形纳米片锚定SnO2纳米纤维的形成机理示意图以及由两个不对称超级电容器设备驱动的微型风扇的摄影照片。

图2.初纺Fe2O3@SnO2纳米纤维的TGA/DTG曲线。

图3.（a）煅烧期间的XRD图谱（插图为Fe2O3@SnO2异质结构的结晶相百分比），以及（b）Fe2O3和（c）SnO2的W-H图。

图4.Fe2O3@SnO2在不同温度下的FTIR光谱。

图5.（a-c）初纺纳米纤维、（d-f）Fe2O3@SnO2-450和（g-i）Fe2O3@SnO2-600的FESEM图像以及EDS映射（插图显示元素的原子百分比（at%））。

图6.Fe2O3@SnO2-600异质结构的FESEM图像以及A和B中指定区域的EDS点扫描光谱。

图7.Fe2O3@SnO2纳米复合材料在不同煅烧温度下的紫外-可见吸收光谱和Tauc图（插图）。

图8.中空Fe2O3@SnO2纳米纤维的磁滞曲线，插图显示了曲线的放大图。

图9.（a）Fe2O3@SnO2-450/NF和（b）Fe2O3@SnO2-600/NF电极在各种扫描速率下的CV曲线。（c）两种电极在10mV/s扫描速率下的CV曲线比较。

图10.（a）Fe2O3@SnO2-450/NF和（b）Fe2O3@SnO2-600/NF电极在不同电流密度下的GCD曲线。（c）电流密度为1A/g时两种电极的GCD曲线比较。

图11.（a）比电容与电流密度的关系，（b）电极的循环稳定性和（c）奈奎斯特图，插图为等效电路。

图12.（a）三电极系统中AC/NF和Fe2O3@SnO2-（450和600）/NF在10mV/s扫描速率下的CV曲线。（b,c）双电极系统中Fe2O3@SnO2-（450和600）//AC在不同扫描速率下的CV曲线，以及（d）10mV/s下的CV曲线比较。

图13.（a）Fe2O3@SnO2-450和Fe2O3@SnO2-600的logi-logν图，（b,c）在10mV/s时CV曲线的电容贡献。（d）两种电极的电容贡献。

图14.（a,b）Fe2O3@SnO2-（450和600）//AC在不同电流密度下的GCD曲线以及（c）在1A/g下的GCD曲线比较。（d）ASCs在不同电流密度下的比电容。（e）Fe2O3@SnO2-（450和600）//AC在10A/g电流密度下的循环稳定性能。（f）Ragone图。

图15.显示串联的Fe2O3@SnO2-600//AC ASC设备在不同时间点为蓝色LED和迷你风扇供电的照片。