黄莹莹等：VzO,MXene纳米复合材料制备及储能性能 ·1025· 是区分电荷存储机理的有效方法.这种评估方法 为了进一步测试样品的电化学性能，将样品 的基础是双电层电容过程的电流与扫速(v)成正 进行了恒流充放电测试，图9是样品的恒流充放 比，扩散过程的电流与2成正比.在循环伏安过 电曲线.图9(a)是MXene和V2Os分别在两种电 程中，当扩散控制过程和电容控制过程同时存在 解液(1.0mol-LNa2SO4和1.0 mol-L LiNO3)中、 时，特定电压V下的电流ir可表示为i=k叶2vP, 电流密度为1Ag时的恒流充放电曲线对比图 其中k和2为可以调整的参数.此式两边除以 从图中可以看出：MXene和V2O52种电极片在 vn后便可得到i=k1v2+k2,采用Origin软件对 1.0 mol-L LiNO3中明显比在l.0 mol-L Na2S04 P和vP进行线性拟合进而得到k值，每个特 电解液中放电时间长，其中MXene在1.0molL 定的电压下都对应一个拟合的k值.在每个特定 LiNO3电解液中的比电容为64.6Fg而在1.0molL1 电压下kv即为赝电容对电流的贡献.将众多的特 Na2SO4电解液中的比电容为8.1Fg,V2O5在 定电压与之对应的kv通过平滑曲线连接起来，进 1.0 mol-L LiNO3电解液中的比电容为46.7Fg而 行非线性拟合，然后对拟合的闭合曲线积分求面 在1.0 mol-L-Na2S04电解液中的比电容为15.7Fg; 积，再对特定扫速下的循环伏安曲线进行积分求 说明这两种材料在1.0molL1LiNO3电解液中的 面积.将拟合曲线的面积除以循环伏安曲线面积 比电容更大一些.由图9(b~e)可看出样品的恒流 所得的值即为特定扫速下的赝电容贡献率-) 充放电曲线均出现两个电位平台，与循环伏安曲 如图8为NBV/MXene和NSV/MXene在不同电解 线中的氧化还原峰一致，这表明法拉第赝电容引 液中在50mVs1下的赝电容贡献率.经计算得 起的电容远高于双电层电容，恒流充放电曲线在 NBV/MXene和NSV/MXene在1 mol-L Na2SO4中 高电位出现陡峭现象是由电极-电解液界面发生 的赝电容贡献率分别为33.5%和40.4%，NBV/MXene 氧化还原反应所致.图9(b)和9(c)分别是NBVI 和NSV/MXene在1 mol-L LiNO3中的赝电容贡 MXene和NSV/MXene的恒流充放电曲线，电解液 献率分别为43.2%和41.5% 为1 mol-L Na2SO4,电压窗口为0.4~0.8V,电流 (a) Lb) -2 Capacitive Capacitive Diffusion controlled Diffusion controlled -0.4-0.200.20.40.60.8 -0.4-0.200.20.40.60.8 Potential/V Potential/V (c) 8(d) 4 0 0 Capacitive Capacitive Diffusion controlled Diffusion controlled -0.4-0.200.20.4 0.60.8 -0.4 -0.200.20.40.60.8 Potential/V Potential/V 图8扫速为S0mVs的不同试样的赝电容贡献率.(a)NBV/MXene在1molL'Na2sO4:(b)NSV/MXene在1 mol-L NazSO4:(c)NBVW MXene 1 mol-L-LiNO:(d)NSV/MXene 1 molL-LiNO Fig.8 Pseudocapacitance contribution rate of samples at 50 mV.s:(a)NBV/MXene in I mol-L-Na2SO4;(b)NSV/MXene in 1 mol-L-NaSO4; (c)NBV/MXene in 1 mol-L-LiNO:(d)NSV/MXene in 1 mol-L LiNO是区分电荷存储机理的有效方法. 这种评估方法 的基础是双电层电容过程的电流与扫速（v）成正 比，扩散过程的电流与 v 1/2 成正比. 在循环伏安过 程中，当扩散控制过程和电容控制过程同时存在 时，特定电压 V 下的电流 iV 可表示为 iV= k1v+ k2v 1/2 ， 其中 k1 和 k2 为可以调整的参数. 此式两边除以 v 1/2 后便可得到 iV/v1/2=k1v 1/2+k2，采用 Origin 软件对 iV /v1/2 和 v 1/2 进行线性拟合进而得到 k1 值，每个特 定的电压下都对应一个拟合的 k1 值. 在每个特定 电压下 k1v 即为赝电容对电流的贡献. 将众多的特 定电压与之对应的 k1v 通过平滑曲线连接起来，进 行非线性拟合. 然后对拟合的闭合曲线积分求面 积，再对特定扫速下的循环伏安曲线进行积分求 面积. 将拟合曲线的面积除以循环伏安曲线面积 所得的值即为特定扫速下的赝电容贡献率[21−23] . 如图 8 为 NBV/MXene 和 NSV/MXene 在不同电解 液中在 50 mV·s−1 下的赝电容贡献率. 经计算得 NBV/MXene 和 NSV/MXene 在 1 mol·L−1 Na2SO4 中 的赝电容贡献率分别为 33.5% 和 40.4%，NBV/MXene 和 NSV/MXene 在 1 mol·L−1 LiNO3 中的赝电容贡 献率分别为 43.2% 和 41.5%. 为了进一步测试样品的电化学性能，将样品 进行了恒流充放电测试，图 9 是样品的恒流充放 电曲线. 图 9（a）是 MXene 和 V2O5 分别在两种电 解液（1.0 mol·L−1 Na2SO4 和 1.0 mol·L−1 LiNO3）中、 电流密度为 1 A·g−1 时的恒流充放电曲线对比图. 从图中可以看出 ： MXene 和 V2O5 2 种电极片在 1.0 mol·L−1 LiNO3 中明显比 在 1.0 mol·L−1 Na2SO4 电解液中放电时间长，其中 MXene 在 1.0 mol·L−1 LiNO3 电解液中的比电容为64.6 F·g−1 而在1.0 mol·L−1 Na2SO4 电 解 液 中 的 比 电 容 为 8.1  F·g−1 ， V2O5 在 1.0 mol·L−1 LiNO3 电解液中的比电容为 46.7 F·g−1 而 在 1.0 mol·L−1 Na2SO4 电解液中的比电容为 15.7 F·g−1 ； 说明这两种材料在 1.0 mol·L−1 LiNO3 电解液中的 比电容更大一些. 由图 9（b～e）可看出样品的恒流 充放电曲线均出现两个电位平台，与循环伏安曲 线中的氧化还原峰一致，这表明法拉第赝电容引 起的电容远高于双电层电容. 恒流充放电曲线在 高电位出现陡峭现象是由电极‒电解液界面发生 氧化还原反应所致. 图 9（b）和 9（c）分别是 NBV/ MXene 和 NSV/MXene 的恒流充放电曲线，电解液 为 1 mol·L−1 Na2SO4，电压窗口为−0.4～0.8 V，电流 4 (a) 2 −2 −4 0 −6 (c) −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 Potential/V 0.8 Current density/(A·g−1 ) Capacitive Diffusion controlled (b) 8 4 −4 0 −12 −8 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 Potential/V 0.8 Current density/(A·g−1 ) Capacitive Diffusion controlled 4 (c) −4 0 −8 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 Potential/V 0.8 Current density/(A·g−1 ) Capacitive Diffusion controlled 8 (d) 4 −4 0 −8 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 Potential/V 0.8 Current density/(A·g−1 ) Capacitive Diffusion controlled 图 8    扫速为 50 mV·s−1 的不同试样的赝电容贡献率. （a）NBV/MXene 在 1 mol·L−1 Na2SO4；（b）NSV/MXene 在 1 mol·L−1 Na2SO4；（c）NBV/ MXene 在 1 mol·L−1 LiNO3；（d）NSV/MXene 在 1 mol·L−1 LiNO3 Fig.8     Pseudocapacitance  contribution  rate  of  samples  at  50  mV·s−1:  (a)  NBV/MXene  in  1  mol·L−1 Na2SO4 ;  (b)  NSV/MXene  in  1  mol·L−1 Na2SO4 ; (c) NBV/MXene in 1 mol·L−1 LiNO3 ; (d) NSV/MXene in 1 mol·L−1 LiNO3 黄莹莹等： V2O5 /MXene 纳米复合材料制备及储能性能 · 1025 ·