碳纳米管具有许多独特的性能,如高的比表面积、热导性、机械性能、电子迁移率和稳定的循环性能,可广泛作为电极材料用于锂离子电池、超级电容器、太阳能电池等。然而,碳纳米管的理论比容量只有372 mAh/g,不能完全满足现在材料对于高功率和高能量密度的要求,因此开发性能更好的新型储能材料成为重中之重。到目前为止,已有多种复合材料被报道,如聚合物、氧化物等被引入碳纳米管中,从而提高材料的比容量。在各种过渡金属氧化物中,氧化铁由于成本低、资源丰富、无污染和高的理论比容量而被认为是很有潜力的阳极材料。本文中,我们通过一个简单且可控的方法制备出负载量可调节的Fe₂O₃/单壁碳纳米管复合薄膜,Fe₂O₃纳米颗粒均匀的分布在高导电的单壁碳纳米管网络中。采用化学气相沉积法制备单壁碳纳米管薄膜,通过调节反应源中二茂铁的含量来控制薄膜中纳米Fe颗粒的含量,然后在预定温度下退火处理使得Fe颗粒生成Fe₂O₃颗粒。Fe₂O₃的负载量可通过改变退火温度来调节,在600℃下,Fe₂O₃的含量达到96%,复合薄膜仍然可以保持完好的网络结构。此外,该复合薄膜不需要任何添加剂和粘合剂,可直接作为电极材料,并且可以根据器件的要求裁剪为所需的形状,表现出高的存储容量。复合薄膜作为超级电容器的电极材料,随着退火温度的升高,Fe₂O₃含量增加,复合薄膜的比电容提高。其中600℃退火得到的复合薄膜在三电极体系,2mV/s的扫描速率下质量比电容为1204.4 F/g,在20 mV/s下质量比电容仍然高达1144.6 F/g。在5 A/g的电流密度下进行5000次恒流充放电循环,质量比电容保持率为62%。此外,复合薄膜作为锂离子电池的阳极材料,展现出良好的储锂性能,在200mA/g的电流密度下循环100次比容量为1006.6 mAh/g,在5 A/g下可达384.9mAh/g,在2 A/g下循环600次放电比容量仍可达567.1 mAh/g,显示出优异的倍率性能和循环稳定性。这些结果表明通过我们的方法得到的高负载的Fe₂O₃/SWNT复合薄膜在储能器件中具有应用潜力。