【摘 要】
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近年来,随着环境污染的加剧和能源需求的日益增长,开发新型储能材料成为研究者的工作重点。过去广泛研究的锂离子电池（LIBs）由于锂资源稀缺导致开发成本增大,使得科研人员把目光投向环保且成本低廉的钠离子电池（SIBs）。二氧化钛（TiO2）虽然理论容量不及Fe2O3和Sn O2等过渡金属氧化物,但由于性质稳定、安全性高、理论容量(335mAh g-1)适中等优点成为SIBs负极材料的理想候选者。然而,
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近年来,随着环境污染的加剧和能源需求的日益增长,开发新型储能材料成为研究者的工作重点。过去广泛研究的锂离子电池（LIBs）由于锂资源稀缺导致开发成本增大,使得科研人员把目光投向环保且成本低廉的钠离子电池（SIBs）。二氧化钛（TiO2）虽然理论容量不及Fe2O3和Sn O2等过渡金属氧化物,但由于性质稳定、安全性高、理论容量(335mAh g-1)适中等优点成为SIBs负极材料的理想候选者。然而,TiO2本征导电性差,离子扩散能力也弱,导致TiO2基电池容量不高,倍率性能受限。因此设计改性TiO2以提高其导电性进而改善电化学性能亟需探索。等离子体化学气相沉积（PECVD）法是绿色高效的表面改性方法,等离子体中大量高能电子能够有效促进反应发生,而独特的流化床辅助等离子体增强化学气相沉积（FB-PECVD）技术可以在高能反应的同时兼有绝佳的热质传导及均匀的表面包覆。基于此,本文通过等离子体技术设计了包裹导电碳材料、掺杂氮原子和富含氧缺陷的改性二氧化钛纳米材料,提升二氧化钛的导电性,以改善TiO2的储钠性能。首先通过有效可行的碳涂层策略解决TiO2低电导率的问题。通过流化床辅助等离子体增强化学气相沉积（FB-PECVD）反应合成了均匀碳涂层的TiO2纳米复合材料（TiO2@C）。等离子体处理带来了富含缺陷的无定形碳层,碳壳层的厚度约为6nm,不仅有利于电子传输,大大增加了TiO2的电子导电率,倍率性能有效改善,而且在TiO2/C界面上形成的Ti-C键使得TiO2@C的结构更稳定,也增强了TiO2和碳之间的电子耦合。TiO2@C复合材料在50mAg-1电流密度下的放电比容量达到290.2mAhg-1,为原始TiO2电极的1.5倍。另一方面,通过FB-PECVD工艺制备了氮含量为5.99 at%的氮掺杂TiO2纳米材料（N-TiO2）。以尿素为氮源,在氨气/氩气/氢气等离子体作用下,氮成功地掺杂到二氧化钛晶格当中。Ti-N提高了电子传递的速度,同时氮掺杂促进Ti3+的形成,有利于导电性的提高和钠离子脱嵌。N-TiO2复合电极在50mAg-1电流密度下表现出197mAhg-1的可逆容量。最后,通过PECVD工艺制备了黑色锐钛矿相TiO2纳米材料（b-TiO2）。氩气/氢气等离子体处理带来氧空位,提高了材料电导率,改善了钠离子脱嵌能力。b-TiO2在50mAg-1电流密度下具有203.8mAhg-1的可逆容量,较原始TiO2提升了19%。
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