电动汽车及混合电动汽车的发展对高功率储能器件的要求越来越高。电化学电容器（超级电容器）具有极高的功率密度、中能的能量密度、超长的循环寿命及优异的低温性能，近年来受到广泛的研究和关注。电极材料的性质是影响超级电容器性能的主要因素，制备高性能电极材料是改善超级电容器性能的有效方法之一。目前研究较多的超级电容器电极材料为过渡金属氧化物如RuO2、MnO2、V2O5等，它们具有较高的理论比容量，然而，RuO2价格昂贵，其它过渡金属氧化的导电性较差。导电聚合物具有较高的比容量及电子导电性，但其稳定性较差。氮化钒（VN）属于金属间化合物，具有较高的理论比容量及电子导电性，是一种较为理想的超级电容器电极材料。
然而，VN材料的倍率性能较差，在水溶液电解液中的循环稳定较差。目前，解决上述问题的主要方法是将VN与纳米结构碳材料进行复合。石墨烯作为一种先进碳材料，具有极高的比表面积，优良的电子导电性，被广泛用作基底材料或导电剂来提高电极材料的性能。氮化钒/氮掺杂石墨烯（VN/NGr）复合材料的主要制备方法如下：首先制备氧化石墨烯（GO），然后再通过水热或直接与钒酸盐或钒氧化物混合得到复合前驱体，最后通过还原氮化得到石墨烯基复合材料。该制备工艺流程较长，且工艺过程严格受限于GO的制备，且VN纳米颗粒在石墨烯的表面。因此，亟待开发一种制备VN/NGr的简单工艺。
该研究提出了采用原位牺牲模板法制备VN/NGr纳米复合材料。首先将模板前驱体、碳源、钒源混合均匀，然后将混合后的物料置于气氛炉中，在非氧化性气氛中煅烧，得到VN/NGr纳米复合材料。所得VN/NGr纳米复合材料具有开放的二维结构、较高的比表面积（399 m2/g）和孔体积（1.718 cm3 g-1），且VN纳米颗粒（2-7 nm）均匀嵌布在NGr骨架中。丰富的孔结构能促进电电解质离子的传递，氮掺杂及引入VN纳米颗粒可提高VN/NGr纳米复合材料的超电容性能。以VN/NGr作为超级电容器电极材料，比容量可达255 F g-1（10 mV s-1），同时具有良好的循环稳定性，经2000次循环后，比容量为初始比容量的94%。相关结果已经在Nanoscale上发表（Nanoscale, 2018, 10: 5246 – 5253, DOI: 10.1039/C7NR08985F）。
采用原位牺牲模板法亦可实现氮掺杂石墨烯的可控制备，该方法制备的氮掺杂石墨烯具有较高的比表面积及合理的孔径分布。与现有工艺相比，该方法具有工艺流程短、原料来源广、廉价易得等优点。该制备工艺也可用来制备其它过渡金属氮化/氮掺杂石墨烯（TMNs/NGr）纳米复合材料，已申请中国发明专利（申请号：201710757897.6.）。
（a）NGr、（b）VN/NGr、（c）VN的SEM图，（d）VN/NG的TEM图
NGr和VN/NGr均具有超薄的二维结构，与NGr相比，VN/NGr的表面粗糙多孔，这主要是由VN纳米颗粒嵌入到NGr骨架造成的。
