许凯政 崔帅 吕东风 呼世磊 崔燚 陈越军 魏颖娜 魏恒勇 卜景龙

摘  要  以五氯化铌为铌源，利用静电纺丝、溶剂热和氨气还原技术相结合制备了具有毛刺状的氮化铌纤维，浸泡盐酸多巴胺在纤维表面包覆纳米碳。结果表明，制备纤维为四方Nb4N5相，纤维表面具有毛刺状结构，有助于增加接触界面，提高有效电荷转移效率，提高样品的比电容，可达212.16 F·g-1。

关键词  氮化铌;纤维;毛刺结构;超级电容器

基金项目：河北省自然科学基金（E2019209474和E2021209120）

0  引  言

超级电容器（SC），一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，包括电化学双层电容和赝电容两种储能机制，因其快速充放电性能以及优异的储能特性而备受关注[1]。超级电容器电极材料包括碳、过渡金属氧化物基、有机聚合物基及过渡金属氮化物等，其中过渡金属氮化物Nb4N5具有优良的导电性和化学稳定性而成为超级电容器的电极材料研究热点[2-6]。例如，Cui[7]等通过还原氮化法制备了Nb4N5纳米管SC电极材料，在0.5 mA·cm-2的电流密度时，面积比电容可达到225.8 mF·cm-2，经2 000次循环后比电容保持70.9%。崔帅[8]等通过微乳液静电纺丝法制备出多孔氮化铌纤维，当电流密度为5 mA·g-1时，该超级电容器的比电容为151 F·g-1。

通过调控电极材料孔隙结构及形貌可以增加电极与电解质的接触界面，提高有效电荷转移等。例如，Yang[9]等制备了玉米棒状结构的TiN电极材料，当扫描速率为1 V·s-1时，体积比电容为20.7 F·cm-3。Hou[10]等采用水热法制备了菊花状氮化钛电极材料，表现出优异的电容性能，在1.0 A·g-1电流密度下比电容达到23.35 F·g-1。……