生长在泡沫镍上的P功能化及O缺陷TiOn/VOm纳米颗粒作为超级电容器电极：外延生长的异质结与可见光驱动的光响应

摘要： 通过一锅水热法及后续气相沉积/磷化工艺，在泡沫镍（NF）上生长了P-TiOn-VOm纳米线。研究发现P-TiOn-VOm/NF中存在低价态氧化钛与氧空位共存现象。其中(TiO1.25)3.07（记为TiOn）与VO（记为VOm）具有相似晶体结构与匹配晶面，其外延生长形成了形成能为-1.59 eV的TiOn/VOm异质结构。DFT计算与XPS光谱证实，P-TiOn-VOm/NF具有良好的电子导电性，电子可从Ti中心向V中心转移。因此在0~0.55 V（vs Hg/HgO）电位范围内，该材料在1 A g-1电流密度下比容量高达785 C g-1，显著优于VOm/NF、P-VOm/NF及P-TiO2-VOm/NF。此外，TiOn/VOm异质结构还有利于光生电子-空穴对的分离与转移，使P-TiOn-VOm/NF呈现可见光响应特性——光照下其比容量较暗态提升6.2%。构建的P-TiOn-VOm/NF//活性炭（AC）非对称超级电容器（ASC）在1 kW kg-1功率密度下能量密度达37.2 Wh kg-1，在5 A g?1电流密度下循环10000次后容量保持率93.6%，性能媲美甚至超越钛/钒氧化物基器件。本研究通过磷功能化与氧空位调控显著提升了P-TiOn-VOm的储能性能。