電動(dòng)汽車及混合電動(dòng)汽車的發(fā)展對(duì)高功率儲(chǔ)能器件的要求越來越高。電化學(xué)電容器（超級(jí)電容器）具有極高的功率密度、中能的能量密度、超長(zhǎng)的循環(huán)壽命及優(yōu)異的低溫性能，近年來受到廣泛的研究和關(guān)注。電極材料的性質(zhì)是影響超級(jí)電容器性能的主要因素，制備高性能電極材料是改善超級(jí)電容器性能的有效方法之一。目前研究較多的超級(jí)電容器電極材料為過渡金屬氧化物如RuO2、MnO2、V2O5等，它們具有較高的理論比容量，然而，RuO2價(jià)格昂貴，其它過渡金屬氧化的導(dǎo)電性較差。導(dǎo)電聚合物具有較高的比容量及電子導(dǎo)電性，但其穩(wěn)定性較差。氮化釩（VN）屬于金屬間化合物，具有較高的理論比容量及電子導(dǎo)電性，是一種較為理想的超級(jí)電容器電極材料。

然而，VN材料的倍率性能較差，在水溶液電解液中的循環(huán)穩(wěn)定較差。目前，解決上述問題的主要方法是將VN與納米結(jié)構(gòu)碳材料進(jìn)行復(fù)合。石墨烯作為一種先進(jìn)碳材料，具有極高的比表面積，優(yōu)良的電子導(dǎo)電性，被廣泛用作基底材料或?qū)щ妱﹣硖岣唠姌O材料的性能。氮化釩/氮摻雜石墨烯（VN/NGr）復(fù)合材料的主要制備方法如下：首先制備氧化石墨烯（GO），然后再通過水熱或直接與釩酸鹽或釩氧化物混合得到復(fù)合前驅(qū)體，最后通過還原氮化得到石墨烯基復(fù)合材料。該制備工藝流程較長(zhǎng)，且工藝過程嚴(yán)格受限于GO的制備，且VN納米顆粒在石墨烯的表面。因此，亟待開發(fā)一種制備VN/NGr的簡(jiǎn)單工藝。

中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室提出了采用原位犧牲模板法制備VN/NGr納米復(fù)合材料并進(jìn)行了系統(tǒng)研究。首先將模板前驅(qū)體、碳源、釩源混合均勻，然后將混合后的物料置于氣氛爐中，在非氧化性氣氛中煅燒，得到VN/NGr納米復(fù)合材料。所得VN/NGr納米復(fù)合材料具有開放的二維結(jié)構(gòu)、較高的比表面積（399m2/g）和孔體積（1.718cm3g-1），且VN納米顆粒（2-7nm）均勻嵌布在NGr骨架中。豐富的孔結(jié)構(gòu)能促進(jìn)電電解質(zhì)離子的傳遞，氮摻雜及引入VN納米顆粒可提高VN/NGr納米復(fù)合材料的超電容性能。以VN/NGr作為超級(jí)電容器電極材料，比容量可達(dá)255Fg-1（10mVs-1），同時(shí)具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)2000次循環(huán)后，比容量為初始比容量的94%。相關(guān)結(jié)果已經(jīng)在Nanoscale上發(fā)表（Nanoscale,2018,10:5246–5253,DOI:10.1039/C7NR08985F）。

采用原位犧牲模板法亦可實(shí)現(xiàn)氮摻雜石墨烯的可控制備，該方法制備的氮摻雜石墨烯具有較高的比表面積及合理的孔徑分布。與現(xiàn)有工藝相比，該方法具有工藝流程短、原料來源廣、廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)。該制備工藝也可用來制備其它過渡金屬氮化/氮摻雜石墨烯（TMNs/NGr）納米復(fù)合材料，已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01710757897.6.）。