超级电容器作为下一代有潜力的电化学储能器件,基于高的功率密度及循环稳定性而引发了研究者的广泛关注。但低的能量密度是限制其发展的关键因素。Fe₃O₄基于在电化学反应过程中通过表面及近表面的氧化还原反应实现电荷的存储,因此可以提供较双电层电极材料更高的比容量及能量密度。在这项工作中,通过改进先前报道的热分解法,使用γ-Fe₂O₃为前驱体,通过同时改变前驱体与油酸的比例及纳米粒子的生长时间制备了平均粒径为4.0nm,9.9 nm和12.4 nm的单分散Fe₃O₄纳米颗粒。通过研究在氩气氛围下退火温度及时间对复合材料结构的影响,通过TEM表征分析最终确定复合材料的最优退火参数为500℃退火2.5小时。基于在高温环境下纳米粒子表面油酸的碳化而形成包覆在Fe₃O₄表面的薄石墨层即Fe₃O₄@carbon nano onions（Fe₃O₄@CNOs）,且由于油酸分子间氢键的相互作用,而使得Fe₃O₄@CNOs相互连接。互连的Fe₃O₄@CNOs提供了快速的离子扩散和电荷转移路径,加快了离子传输动力学。通过在3 M KOH下进行的三电极测试表明,不同尺寸的Fe₃O₄@CNOs的容量差异较大。Fe₃O₄@CNOs-4.0,Fe₃O₄@CNOs-9.9和Fe₃O₄@CNOs-12.4的复合材料在1 A g^-1电流密度下比电容分别可以达到686.1 F g^-1、335.3 F g^-1和274.5 F g^-1。另外,由于Fe₃O₄@CNOs的高曲率有利于离子在电极材料表面的快速吸附/解吸,因此复合材料表现出高的倍率性能,甚至在高电流密度(10 A g^-1)时,Fe₃O₄@CNOs-4.0复合材料的电容保留率仍可达到70.3%。且即使组装成对称器件,复合材料仍表现出良好的电化学性能,但基于对称器件低的电压窗口使得超级电容器的能量密度较低,因此通过使用具有降低水反应动力学的Mn O₂作为超级电容器的正极材料来组装非对称超级电容器以提高器件的电压窗口。为了提高Mn O₂的电容性能制备了Mn O₂/CN/CC正极材料。使用Mn O₂/CN/CC为正极,Fe₃O₄@CNOs-4.0为负极组装的非对称超级电容器由于正负极材料在相同电解质中储能方式以及电压窗口的不同,超级电容器的电压窗口最高可达1.5 V,并且在153.6 W kg^-1的功率密度下非对称超级电容器的最大能量密度可以达到63.1 Wh kg^-1。且具有较高的循环稳定性,10000次充放电循环后器件的电容保持率可以达到80.3%。因此,可以看出Fe₃O₄@CNOs纳米材料作为下一代超级电容器阳极储能材料拥有巨大潜力。