【摘 要】
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自现代社会尤其是工业革命以来,化石能源的过度消耗造成了重大的能源短缺问题,学者们不断进行了新能源以及新型能源装置的广泛研究,致力于完成能源的可持续开发和利用,而超级电容器因为其高功率密度和卓越的稳定性引起广泛关注。相比于电池,超级电容器尽管有着充放电速度快的优势,但是其能量密度过低限制了其商业化应用的进程。而选择适宜的材料组装超级电容器,提高单位电容是电容器应用的核心问题,过渡金属氮化物作为一种新
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自现代社会尤其是工业革命以来,化石能源的过度消耗造成了重大的能源短缺问题,学者们不断进行了新能源以及新型能源装置的广泛研究,致力于完成能源的可持续开发和利用,而超级电容器因为其高功率密度和卓越的稳定性引起广泛关注。相比于电池,超级电容器尽管有着充放电速度快的优势,但是其能量密度过低限制了其商业化应用的进程。而选择适宜的材料组装超级电容器,提高单位电容是电容器应用的核心问题,过渡金属氮化物作为一种新型活性材料,导电性能好并具有极佳的稳定性。本工作研究开展了钴系氮化物材料的制备,之后通过和双层氢氧化物的协同配合提高了性能,研究了其工作机理并进行了设备的初步组装,研究内容如下:（1）采用二元反应磁控溅射的方法,制备出了一系列钴氮化物电极,通过调整实验参数,对薄膜电极的电化学性能进行了优化。制得的最优化Co3N电极在6 M KOH电解质中拥有79.2 mF cm-2的面积比电容,且在15000次循环之后仍够保持78.1%的初始容量,展示了其优良的性能及稳定性。（2）先通过一步的尿素水解水热法,成功的在碳纸上制备了 CoMn-LDH活性基底,之后依然使用二元反应磁控溅射将Co3N活性薄膜沉积在基底上,制备出了 CoMn-LDH@Co3N复合材料,其具有珊瑚状形貌,比表面积有着极大提高,复合材料的工作电压及电流均得到了提升。在6 M KOH电解质中面积比电容高达283.5 mF cm-2,且在15000次循环之后电容量仍然剩余81.7%。为了进一步探索其实用价值,组装了 CoMn-LDH@Co3N//CoMn-LDH@Co3N对称电容器,当在功率密度为2.1 W cm-3时,电容器的能量密度可达到45.6 mWh cm-2;在功率密度为20.0 W cm-3时,其仍能保持13.4 mWh cm-2的能量密度。
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