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随着便携式和柔性可穿戴电子设备的广泛研究及应用，人们对功能性的高能量储能器件需求日益激增。超级电容器(SCs)具有快的充放电速率、高的功率密度、长循环寿命等优点，是一类重要的电化学储能器件。过渡金属氮化物(TMNs)，尤其是氮化钼因其具有类金属导电性和大的赝电容，是一类极具潜力的高性能SCs材料。然而氮化钼用于高性能的SCs仍存在一些问题，如：(1)氮化钼作为陶瓷材料脆性大，使其难以直接应用于柔性电极和器件；(2)目前氮化钼主要通过氮化氧化钼前驱体来制备，产物中通常存在残留氧物种，然而材料的化学组成(N、O含量)与其电容性能之间的构效关系尚不明确；(3)赝电容主要通过电极表面的氧化还原反应来储能，材料的表面积和电化学活性位点数决定其储能性能，氮化钼体相材料表面积小，导致材料利用率低。针对上述问题，本论文在碳布(CC)表面合成了不同N、O含量的钼氧氮纳米带阵列(MoOxNy NBs/CC)复合电极，研究其电容性能，认识氮氧比(N/O)对其电容性能的影响。通过碳复合制备高容量的C-MoOxNyNBs/CC-700电极材料，阐明了碳复合对MoOxNy电容性能的提升作用及机制。具体研究内容和结果如下：
1.通过水热法在碳布(CC)表面合成了Mo前驱体纳米带(NBs)阵列，在空气中400℃退火处理，获得MoO3NBs/CC。在氨气气氛中热氮化MoO3NBs/CC，调控热氮化温度制备了不同N/O的MoOxNyNBs/CC电极材料。研究发现，随着氮化温度升高(500-800℃)，N原子不断取代O原子，N/O增大，MoOxNyNBs/CC电极材料的倍率性能和循环稳定性能越好，而材料的比容量降低，在700℃氮化的材料(MoOxNy NBs/CC-700)电容综合性能最好。氮化温度为700℃时，X-射线衍射结果表明MoO3NBs/CC前躯体转化为单晶相的δ-MoN，X-射线光电子能谱分析其N/O为1.39。在1mAcm-2电流密度下，MoOxNyNBs/CC-700面容量为187.79mFcm-2，当电流密度增加50倍后，比容量保持在52.87%。MoOxNyNBs/CC-700在20mAcm-2电流密度下循环充放电10000次后容量保持率为91.32%。该工作揭示了MoOxNyNBs中不同N/O对电容性能的影响，为设计高性能TMNs电极材料提供指导。
2.将Mo前驱体纳米带在氩气中500℃预碳化获得Mo(O,C)NBs/CC，最后在氨气气氛中700℃热氮化处理，获得了碳复合MoOxNyNBs(C-MoOxNy NBs/CC-700)。C-MoOxNyNBs/CC-700在1mAcm-2的电流密度下面容量为353.37mFcm-2，相比于MoOxNyNBs/CC-700容量提升了88.17%。当电流密度提升50倍后，C-MoOxNyNBs/CC-700比容量保持率为51.54%，在20mAcm-2电流密度下循环充放电10000次后，其面容量仍保持为180mFcm-2，平均每次容量衰减率仅为0.0016%。碳复合后的C-MoOxNyNBs/CC-700中MoOxNy纳米颗粒小于MoOxNyNBs/CC-700，小尺寸MoOxNy纳米颗粒提供更多赝电容反应活性位点，提高了MoOxNy的利用率，导致比电容增大。此外，在C-MoOxNyNBs/CC-700电极中因为碳材料具有高比表面积和高导电性，提高了离子扩散速率，加快法拉第反应速率，同时提供了双电层电容。
1.通过水热法在碳布(CC)表面合成了Mo前驱体纳米带(NBs)阵列，在空气中400℃退火处理，获得MoO3NBs/CC。在氨气气氛中热氮化MoO3NBs/CC，调控热氮化温度制备了不同N/O的MoOxNyNBs/CC电极材料。研究发现，随着氮化温度升高(500-800℃)，N原子不断取代O原子，N/O增大，MoOxNyNBs/CC电极材料的倍率性能和循环稳定性能越好，而材料的比容量降低，在700℃氮化的材料(MoOxNy NBs/CC-700)电容综合性能最好。氮化温度为700℃时，X-射线衍射结果表明MoO3NBs/CC前躯体转化为单晶相的δ-MoN，X-射线光电子能谱分析其N/O为1.39。在1mAcm-2电流密度下，MoOxNyNBs/CC-700面容量为187.79mFcm-2，当电流密度增加50倍后，比容量保持在52.87%。MoOxNyNBs/CC-700在20mAcm-2电流密度下循环充放电10000次后容量保持率为91.32%。该工作揭示了MoOxNyNBs中不同N/O对电容性能的影响，为设计高性能TMNs电极材料提供指导。
2.将Mo前驱体纳米带在氩气中500℃预碳化获得Mo(O,C)NBs/CC，最后在氨气气氛中700℃热氮化处理，获得了碳复合MoOxNyNBs(C-MoOxNy NBs/CC-700)。C-MoOxNyNBs/CC-700在1mAcm-2的电流密度下面容量为353.37mFcm-2，相比于MoOxNyNBs/CC-700容量提升了88.17%。当电流密度提升50倍后，C-MoOxNyNBs/CC-700比容量保持率为51.54%，在20mAcm-2电流密度下循环充放电10000次后，其面容量仍保持为180mFcm-2，平均每次容量衰减率仅为0.0016%。碳复合后的C-MoOxNyNBs/CC-700中MoOxNy纳米颗粒小于MoOxNyNBs/CC-700，小尺寸MoOxNy纳米颗粒提供更多赝电容反应活性位点，提高了MoOxNy的利用率，导致比电容增大。此外，在C-MoOxNyNBs/CC-700电极中因为碳材料具有高比表面积和高导电性，提高了离子扩散速率，加快法拉第反应速率，同时提供了双电层电容。