超级电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点而备受关注, 但是较低的能量密度限制了其广泛应用。开发新型高效电极材料对改善超级电容器电化学性能至关重要。金属有机框架材料(MOFs)具有比表面积大、结构孔径可控和活性位点丰富等特点, 故在能量转化和储存领域受到了广泛关注。但是由于MOFs的结构稳定性和导电性较差, 其作为超级电容器的电极材料时, 无法获得满意的电化学性能。以MOFs为前驱体制得的MOFs衍生物的稳定性和导电性优于原生MOFs, 显著提高了超级电容器的电化学性能。本文综述了超级电容器用纳米MOFs衍生碳化物、氧化物、氢氧化物、磷化物、硫化物电极材料的研究现状, 总结了MOFs衍生超级电容器电极材料的合成策略, 为超级电容器用MOFs衍生纳米材料的研究提供指导意义。

质子导体型可逆固体氧化物电池(P-RSOCs)具有质子传导活化能低、工作温度低和燃料灵活的特点，鉴于其在化学能和电能转化方面的效率与成本优势，被认为是一种极具发展潜力的能量转化和存储装置。本综述总结了P-RSOCs的研究进展，重点介绍了近5年的突破性工作，对电解质和电极的材料体系及制备技术进行了梳理与讨论，分析了P-RSOCs的应用前景和未来研究方向。钙钛矿氧化物多样化的组成与改性方式使其成为P-RSOCs的关键材料，多燃料特性、电解质与电极的界面性能和电池长期稳定性是当前面临的关键挑战。

作为储能材料，过渡金属磷化物在近年来受到了人们广泛关注。以水热合成的MoO3纳米纤维为模板制备FeP空心纳米棒，系统表征其化学成分、结构形貌和制备过程，并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性质。结果表明：FeP空心纳米棒内有空腔，外壁由纳米颗粒堆叠、聚集、粘连而成，厚度约为30 nm，形态完好，具有发达的多孔特性和高达277.4 m2/g的比表面积。得益于这些独特结构形貌和大比表面积，FeP空心纳米棒电极在三电极体系下的最大比电容可达243.6 F/g，且拥有优异的倍率性质和循环稳定性，在5 A/g高电流密度下经历反复充放电10 000次后的电容损失率仅13.8%。FeP空心纳米棒出众的电化学行为能媲美甚至优于许多已报道的铁基超级电容器电极材料的电化学表现，展现出了良好的储能优势。

染料敏化太阳能电池（DSSC）具有制备工艺简单、成本低廉等特点，是太阳能有效利用的途径之一。本文简单介绍了染料敏化太阳能电池的组成、结构和工作原理，详细介绍了组成染料敏化太阳能电池的TiO₂光阳极材料，总结了目前TiO₂光阳极的研究成果，分析了TiO₂ 光阳极材料改性对DSSC性能的影响。同时，展望了TiO₂光阳极的未来发展方向。

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的能量转化装置。SOFC具有高效、产物清洁污染小和噪声低等优点, 因此成为近年来国内外研究的热点。混合电子-离子导体的钙钛矿型SOFC电极材料被广泛研究。采用固相法在空气中合成了具有正交钙钛矿结构的PrFe0.7Ni0.3O3-δ(PFN)。结果表明: PFN在800 ℃时, 在空气和H2条件下最大电导率分别为46.500 S/cm和0.007 S/cm, 在空气气氛条件下的界面极化阻抗为0.08 Ω?偸cm2, 在H2气氛条件下阻抗为0.24 Ω?偸cm2, 在乙醇气氛条件下的阻抗为1.52 Ω?偸cm2; PFN/La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)/PFN对称电池在800 ℃时, 氢气气氛条件下的最大功率密度为475 mW/cm2, 以乙醇为燃料时最大功率密度为180 mW/cm2。这表明, Ni掺杂PrFeO3的样品作为电极材料性能优异, 是一种有前景的SOFC电极材料。

高性能钾离子电池的发展及应用是中国战略性新兴产业的重大需求, 也是储能二次电池发展的新体系与新方向。然而, 目前钾离子电池仍面临扩散动力学慢及输运机制不明、容量衰减快和本征衰减机制难以揭示等难题。本文系统总结了国家自然科学基金重点项目“分级介孔纳米线钾离子电池正极材料的表界面调控及原位作用机制”的最新研究成果, 系统阐述了钾离子电池研究中的关键科学问题和技术瓶颈, 并提出了解决以上问题和瓶颈的高效策略。

高熵氧化物是一种由高构型熵稳定的新型材料, 有望具有独特的电化学性能。采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体并研究了其超级电容性能。结果表明: 单相(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体的制备温度随着丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比的增加而降低。当丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比为120:1时, 在900 ℃煅烧2 h所制备的岩盐相高熵纳米粉体呈现出球形形态, 粒径为40~65 nm。该高熵纳米粉体在1 A/g的电流密度下具有402 F/g的比电容; 当电流密度增大到20 A/g时, 仍然能保持62%的初始比电容; 在电流密度为5 A/g时, 经过2 000次充放电循环后, 电容保持率为61%, 该研究表明高熵(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体在超级电容器电极材料领域具有良好的应用前景。Its Electrochemical Properties As Supercapacitor Electrode

开发具有优异电化学性能的阴极材料对混合超级电容器的应用至关重要。通过沉淀法成功合成了NiC2O4?2H2O 阴极材料，并对其微观结构、形貌及其电化学性能进行研究。结果表明：NiC2O4?2H2O 呈现出尺寸约0.5~2.0 μm 独特多面体颗粒结构，且每个颗粒由多晶所组成的，在1 A/g 的电流密度下可实现1 096.2 F/g 的高比容量。组装后的草酸镍//活性炭混合超级电容器在3.7 kW/kg 的高功率密度下，仍保持10.2 Wh/kg 的能量密度。将两个混合器件串联可以点亮绿色和黄色发光二极管。NiC2O4?2H2O 作为一种新型、成本低廉、环境友好型阴极材料在电化学储能中具有潜在的应用前景。

利用电化学法制备了大尺寸有序结构的AgO电极材料，对样品的晶体结构、物相组成、微观结构、形成机理以及放电性能进行了研究。结果表明：制备的AgO材料具有较强的(002)取向，无其他杂相存在。在电场力和气体析出的共同作用下，AgO材料通过自组装定向排列形成有序柱状结构，柱直径为1~3 μm，这种结构有利于电解质溶液在电极中的扩散，降低极化效应，使得大尺寸AgO电极的放电性能大幅度提高。AgO电极在770 mA/cm2的放电电流密度下，放电截止电压1.5 V时的平均电压为1.67 V，电化学利用率为75.6%，提高了大倍率放电性能和利用率。实现大尺寸AgO电极材料小批量制备，能够满足工业化生产和应用。

以天然纤维为载体，利用溶剂交换法将木质素纳米颗粒（LNPs）负载到纤维表面制备碳纤维电极材料，研究碳纤维材料的形貌、比表面积、热稳定性、结晶性能、表面电荷和电化学性能。结果表明：在LNPs与纤维的初始质量比为110时，电极材料比电容最大，为7.88 F/g，远高于未负载LNPs的电极材料比电容值(0.60 F/g)；在经过10 000次的循环测试(10 A/g)后，电容保持率高达93%。研究表明LNPs可有效提高复合碳纤维电极材料的比表面积和碳含量，为木质素在能源领域中的高附加值利用提供了新途径。