Int. J. Energy Res.：通過碳氮共摻雜和相變改性納米纖維，用于偽電容器

DOI: 10.1002/er.5929

通過一種可行且成本低廉的靜電紡絲工藝制備了氮碳共摻雜二氧化鈦納米纖維（N，C-TiNF），并將其作為超級電容器電極的活性材料引入其中。探究了氮摻雜改性納米纖維對超級電容器性能的影響。另外，研究表明，來自纖維前體的碳可以摻雜在TiNF上，且無需碳摻雜劑。還將C摻雜TiNF（C，TiNF）與N，C-TiNF進行了比較，以探索超級電容器性能的變化。在2M Na2SO4溶液中，制備的N，C-TiNF電極（102 F g-1）的比電容是C-TiNF電極（25 F g-1）比電容的四倍。隨著氮在C，TiNF表面的摻雜，晶格銳鈦礦相轉變為金紅石相，（O-2p）價帶與導帶（Ti-3d）之間的距離減小，從而增強了偽電容特性。因此，N，C-TiNFs是用于超級電容器的理想候選材料。

圖1.C-TiNF樣品的SEM圖，A）為低分辨率，B）為高分辨率。N，C-TiNFs在C）低和D）高分辨率下的SEM圖像[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖2.A）C-TiNFs和N，C-TiNFs的XRD圖，B）Williamson-Hall圖的比較以及C-TiNFs和N，C-TiNFs的晶格應變[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看。]

圖3.A）N，C-TiNFs的高分辨率XPS光譜，B）N 1s，C）Ti 2p，D）C ls光譜，E）通過XPS確認C、Ti和N的結果[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖4.C-TiNF和N，C-TiNF樣品的FT-IR光譜[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖5.C-TiNF和N，C-TiNF樣品的紫外可見光譜和（插圖）ASF圖[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖6.A）比較C-TiNFs和N，C-TiNFs，B）N，C-TiNF電極在5至100 mV s-1的掃描速率下的循環伏安圖，C）將銳鈦礦相轉變為金紅石相的方案以及相關的帶隙能[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖7.A）N，C-TiNF電極在不同掃描速率下的比電容和活性部位，B）峰值電流與掃描速率之間的關系，用于確定b值，C）在不同掃描速率下，擴散和電容控制電荷的貢獻，D）在5 mV s-1下總電流的分離電容電流[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖8.A）在2M Na2SO4電解質中，當電流密度為1 A g-1時C-TiNFs和N，C-TiNFs的CDC曲線，B）在不同電流密度（1-5 A g-1）下，N，C-TiNFs的CDC曲線，C）在0.1V的外加電壓下，在C-TiNF和N，CTiNF電極上測得的EIS的奈奎斯特圖，D）N，C-TiNF電極在1000次循環中比電容的變化[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]