自然界中生物矿化现象非常普遍，它是指由生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程，包括控制矿化和诱导矿化。生物矿化区别于一般矿化的显著特征是，通过有机大分子和无机离子在界面处的相互作用，从分子水平上控制无机矿物相的结晶、生长，从而使生物矿物具有特殊的分级结构和组装方式。生物体对生物矿化过程的控制是一个复杂的多层次过程，影响因素多，但由于其在构筑复杂微纳结构方面独特的优势，近年来吸引了越来越多研究者的兴趣。

由于具有成本低和理论容量高等优点，尖晶石铁氧体被认为是非常有潜力的电极材料。然而，传统的块状铁氧体材料仍受限于导电性差、活性位点不足和离子传输迟缓等问题。我院教师付民及其合作者在前期工作（Carbon, 2022, 199, 520-528；Small, 2021, 17(1), 2004827；Journal of Power Sources, 2021, 492, 229669；Carbon, 141 (2019) 748-757）基础上，受自然界生物矿化现象的启发，开发了一种普适性的仿生合成策略，得到一系列尖晶石铁氧体(XFe₂O₄, X = Ni, Co, Mn)量子点/石墨烯异质结构（XFe₂O₄QD/G）。量子点结构牢固的锚定在石墨烯片层上，不仅增强了结构稳定性，而且改善了导电性，从而加速了离子传输和电荷迁移。良好的结构特性赋予了电极材料更好的电化学表现，所合成的NiFe₂O₄QD/G复合电极材料表现出优异的电容性能（1 Ag^-1时比电容达到697.5 Fg^-1，10 Ag^-1时比电容为501.0 Fg^-1，1万次循环后比电容没有明显衰减）。密度泛函理论计算表明，这种异质结构促进了离子吸附，强化了电荷/离子传输特性。另外，组装的对称型超级电容器也表现出优异的能量密度和功率密度特性。研究成果以题为“BiomimeticConstructionofFerriteQuantum Dot/GrapheneHeterostructurefor Enhancing Ion/charge TransferinSupercapacitors”发表在国际知名期刊Advanced Materials上。Advanced Materials位于中科院JCR 1区，影响因子32.086。

该工作通过限制晶体成核和生长速度，将材料尺寸控制在量子点水平，开发了一系列量子点/石墨烯异质结构。多种结构表征和密度泛函理论计算证实了这种异质结构在促进离子吸附和强化电荷/离子传输特性方面独特的优势。所得的电极材料及器件表现出优异的储能效果，为高性能电极材料的设计提供了新的尝试。（碳储系供稿）

文章信息：M.Fu, W.Chen, Y.Lei,H. Yu,Y. Lin, M. Terrones,Biomimeticconstruction offerritequantumdot/grapheneheterostructure forenhancingion/chargetransfer insupercapacitors,Advanced Materials,2023, DOI: 10.1002/adma.202300940.

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202300940