高性能超级电容器电极材料：磁性Ni0.5Zn0.5Fe2O4@NiAl-LDH@Ni-MOF纳米复合材料的合成与电化学性能研究

本文报道了一种新型三元复合电极材料Ni0.5Zn0.5Fe2O4@NiAl-LDH@Ni-MOF的合成策略，通过磁性纳米颗粒（MNPs）、层状双氢氧化物（LDH）和金属有机框架（MOF）的协同作用，实现了1620 F/g的高比电容和95%的循环稳定性（5000次），为高性能超级电容器设计提供了新思路。

　　

Highlight

本研究首次将Ni-Zn铁氧体磁性纳米颗粒（Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄）、镍铝层状双氢氧化物（NiAl-LDH）和镍基金属有机框架（Ni-MOF）整合为三级结构纳米复合材料。这种创新设计通过磁性颗粒增强导电性、LDH提供氧化还原活性位点、MOF扩大比表面积的协同效应，显著提升了超级电容器的储能性能。

Results and discussion

如合成路线图所示，Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄磁性纳米颗粒（MNPs）首先通过溶胶-凝胶法合成，随后通过水热反应依次组装LDH层和MOF层。扫描电镜（SEM）显示MNPs像"纳米间隔器"般撑开LDH层间距，为电解质离子创造了快速传输通道。电化学测试表明，该三元复合材料在3M KOH电解液中展现出类电容（1620 F/g@1 A/g）和电池型（41 Wh/kg能量密度）的双重储能特性，其性能远超同类二元复合材料。

Conclusion

该工作通过巧妙的材料组合，成功解决了MOF分散性差、LDH导电性弱等关键科学问题。磁性纳米颗粒的引入不仅抑制了LDH片层堆叠，还构建了电子高速通路，而MOF的多孔结构则为离子扩散提供了"立体交通网"。这种"三位一体"的设计策略为开发下一代高性能储能器件提供了重要参考。