氮化钒多孔纳米带及其碳复合材料的制备及电化学性能研究

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1、101672015130005论文题目：氮化钒多孔纳米带及其碳复合材料的制备及电化学性能研究PreparationandElectrochemicalPropertiesofVanadiumNitridePorousNanoribbonsanditscompositewithcarbon作者姓名：侯硕指导教师：王桂强教授专业名称：凝聚态物理研究方向：超级电容器学院年级：新能源学院2015级完成日期：2018年4月渤海大学研究生学院摘要由于功率密度高、循环寿命长、充放电速率快及稳定性好等优点，超级电容器

2、被广泛应用于独立电源、电动汽车及移动电子设备等领域。电极材料是影响超级电容器性能的主要因素，因此研发性能优异的电极材料对于提高超级电容器性能具有重要意义。近年来，金属氮化物(如氮化钒、氮化钛等)由于具有较高的比电容而引起了人们的广泛关注。本文制备了几种不同结构的氮化钒(VN)纳米材料及其与碳的复合物，并对其电容性能进行了分析和优化。首先，采用直流电弧法，以金属钒为原料，通入氮气制备颗粒结构氮化钒，采用水热法，以偏钒酸铵为原料，在高温密闭的实验环境下制备氧化钒，在经过氨气处理后得到多孔纳米带结构氮化钒，

3、将两种不同结构的氮化钒材料应用到超级电容器中，经过对比发现，多孔纳米带结构氮化钒超级电容器的性能要远优于颗粒结构氮化钒超级电容器。多孔纳米带结构氮化钒超级电容器在三电极体系测试中最大比电容可以达到151.2F.g-1，在双电极体系测试中，多孔纳米带结构氮化钒超级电容器最大比电容可以达到93.5F.g-1，将多孔纳米带结构氮化钒材料制成纽扣电容装置，经过5000次循环，其电容保持率为66%。采用水热法，以偏钒酸铵和石墨烯为原料，在高温密闭的实验环境下制备了其复合材料，在对材料进行氨化处理后，得到片状石墨

4、烯与多孔纳米带氮化钒的复合材料。采用水热法，以偏钒酸铵和多壁碳纳米管为原料，在高温密闭的实验环境下制备了其复合材料，在对材料进行氨化处理后，得到卷曲结构多壁碳纳米管与多孔纳米带结构氮化钒的复合材料。通过两种复合材料六种配方的超级电容器对比电化学性能测试，可以看出，多孔纳米带结构氮化钒与石墨烯结合的复合材料的性能要远优于多孔纳米带结构氮化钒与碳纳米管结合复合材料。而通过对比配方一（石墨烯较多）的材料其电化学性能最佳，在三电极体系测试下其最大比电容可达到186F.g-1，在双电极测试体系下其最大比电容可达

5、168.8F.g-1，经过5000次循环，其循环寿命可达到82.8%。关键词：多孔纳米带，炭材料，等级孔三维网络结构，粒间电阻IAbstractBecauseofitshighpowerdensity,longcyclelife,fastchargeanddischargespeedandgoodstability,supercapacitorsarewidelyusedinindependentpowersources,electricvehiclesandmobileelectronicdevic

6、es.Electrodematerialsarethemainfactorsthataffecttheperformanceofsupercapacitors.Therefore,theresearchanddevelopmentofexcellentelectrodematerialsisofgreatsignificanceforimprovingtheperformanceofsupercapacitors.Inrecentyears,metalnitride(suchasvanadiumnit

7、ride,titaniumnitride,etc.)hasattractedwideattentionbecauseofitshighspecificcapacitance.Inthispaper,severaldifferentstructuresofvanadiumnitride(VN)nanomaterialsandtheircarboncomplexeswereprepared,andtheircapacitancepropertieswereanalyzedandoptimized.TheD

8、Carcdischargemethod,usingmetalvanadiumasrawmaterial,nitrogenintothepreparationofgranularstructureofvanadiumnitride,byhydrothermalmethodwithammoniummetavanadateasrawmaterials,preparationofvanadiumoxideintheenvironmentofhightempera