碳包覆氮化钒/碳(VN/C)复合纳米材料的制备以及作为超级电容器电极的应用

编号：NMJS09636

篇名：碳包覆氮化钒/碳(VN/C)复合纳米材料的制备以及作为超级电容器电极的应用

作者：高兆辉；唐茂勇；迟建卫；章天歌

关键词： 碳包覆; 氮化钒/碳(VN/C); 复合纳米材料; 超级电容器; 电极材料;

机构： 大连海洋大学海洋科技与环境学院

摘要： 以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）同时作为模板剂和碳源，通过碳化-氨解还原法成功制备了碳包覆氮化钒/碳（VN/C）复合纳米材料。研究结果表明，当NH4VO3与CTAB物质的量比为4∶1时，制备的VN/C4∶1复合材料具有最优结构：VN颗粒表面形成厚度1～10 nm的均匀碳包覆层，比表面积达244 m2/g,并富含2～6 nm的介孔。该复合材料兼具双电层电容特性和赝电容特性，在100 mA/g电流密度下展现出406.7 F/g的高比电容；即使电流密度大幅提升至5 A/g,比电容仍能保持281.4 F/g,表现出优异的倍率性能。进一步地，以VN/C4∶1为负极、NIOx为正极组装成VN/C4∶1//NIOx非对称超级电容器。该器件最高比电容达118 F/g,在39.7 Wh/kg能量密度下，功率密度约为502 W/kg;当功率密度提升至3 120 W/kg时，能量密度仍维持在21.5 Wh/kg。尤为突出的是，该非对称超级电容器展现出卓越的循环稳定性，经10 000次充放电循环后，比电容保持率仍高达88.9%。