氮化钒/多孔碳纳米复合颗粒：一种新型对称超级电容器电极材料

纳微快报Nano-Micro Letters

Novel Hybrid Nanoparticles of  Vanadium Nitride/Porous Carbon as An Anode Material for Symmetrical Supercapacitor

Yunlong Yang, Kuiwen Shen, Ying Liu, Yongtao Tan,Xiaoning Zhao, Jiayu Wu, Xiaoqin Niu, Fen Ran

Nano-Micro Lett. (2017) 9: 6.

http://doi.org/10.1007/s40820-016-0105-5

内容简介

环境友好的高性能电极材料是能源转换与储存领域的重要研究方向。与锂电池相比，超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、响应时间快等优点，但是较低的能量密度制约其实际应用与发展。

兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室冉奋教授课题组利用简单的热解法，以V₂O₅干凝胶和三聚氰胺为原料在相对低温下（800℃）制备了氮化钒/多孔碳纳米复合材料。

该材料具有优异的电化学性能和电容特性：电流密度1.0 A/g下最大比容量达到255.0 F/g，用于对称超级电容器器件时，0.5 A/g下最大比容量达43.5 F/g，功率密度为575 W/kg时的能量密度达到8.0Wh/kg。甚至当功率密度增大到2831.5 W/kg时，能量密度仍高达6.1 Wh/kg。

图文导读

1  氮化钒/多孔碳纳米颗粒（VN/PCNPs）的合成

通常，在磁力搅拌下将2g V₂O₅粉末缓慢加入到60mL 30wt％H₂O₂中直至形成凝胶来制备V₂O₅干凝胶，然后在40℃下真空干燥24小时。 之后，将磨碎的V₂O₅干凝胶粉末和三聚氰胺完全机械混合。在N2气氛下，以5°C/min的温度速率在管式炉中将用作前体的混合物加热至800°C，并在800°C保持3 h，获得黑色VN/CNP。

2  VN/CNPs的具体形态，结构和组成

图4a,b）V₂O₅干凝胶的典型高-低放大倍率SEM图像。由图b)知所制备的V₂O₅干凝胶的形态显示没有明显的孔和纳米颗粒聚集体。图4c）显示制备了平均粒径为20 nm的混合纳米颗粒，这与从TEM（图4d,e）获得的尺寸一致。图4f）EDX谱图显示产物主要由C，N和V组成。

3  VN/PCNPs的电化学性能

图7a) 制备的VN/CNP-10在5~50 mV/s的不同扫描速率下的代表性CV曲线；图7b) VN/CNP-10在电流密度从0.5~5.0 A/g变化时的恒电流充放电曲线。

作者简介

主要研究方向：

高分子设计与合成；高分子能源材料；生物医用高分子；高分子膜材料及改性。

主页链接：

http://ge.lut.cn/htm/20179/99_1804.htm

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