赵峰鸣 闻 刚 孔丽瑶 褚有群,＊ 马淳安,＊

(1浙江工业大学化学工程学院，杭州 310014；2绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地，杭州 310014)

氮化钛纳米线的结构特征及其对V(II)/V(III)的电极过程

赵峰鸣1闻 刚1孔丽瑶2褚有群2,＊马淳安1,＊

(1浙江工业大学化学工程学院，杭州 310014；2绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地，杭州 310014)

采用水热法在钛片表面直接生长二氧化钛纳米线(TiO2NWs)，随后通过氨氮还原转化为氮化钛纳米线(TiN NWs)。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对材料的组成、微观结构和电极过程动力学的特征进行表征。结果表明，TiN NWs纳米线的直径约20-50 nm，长度超过5 μm，其表面可能存在Ti－N键、Ti－O键和O－Ti－N键，这种含氮和含氧的化学态使得TiN NWs电极具有更好的电导性和电催化性能。TiN NWs电极对V(II)/V(III)离子表现出更好的可逆性，其电极反应电阻Rct值比TiO2NWs和石墨电极分别小约20倍和10倍。同时，TiN NWs电极上V(III)还原反应的速率常数为5.21 ×10-4cm·s-1，约是石墨电极(速率常数9.63 ×10-5cm·s-1)的5倍，这可归因于TiN NWs的一维纳米线微结构特征及其较高的电催化性能。

钒电池；氮化钛纳米线；V(II)/V(III)；电极过程

Key Words: Vanadium battery; Titanium nitride nanowire; V(II)/V(III); Electrode process

1 引 言

全钒液流电池具有比容量高、循环寿命长、环境友好等优点，是新型储能电池领域研究的热点。自问世以来一直受到科研工作者的青睐，已在电网调峰系统和储能系统上进行了初步尝试1-3。然而由于电极材料和隔膜等的局限，全钒液流电池的开发仍未达到理想的大规模应用的要求。影响全钒液流电池性能的关键问题之一是电极材料，虽然它本身不发生电化学反应，但选择合适的电极材料能降低活化能，提高电极反应速率，具有显著的电催化作用。……