[發(fā)明專利]一種超長二氧化釩納米線薄膜及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410436433.1
• 申請(qǐng)日: 2014-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN104192904A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高標(biāo);霍開富;潘志國;付繼江;張旭明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G31/02
• 分類號(hào): C01G31/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鄔麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米復(fù)合結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種無模板超長二氧化釩納米線薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，納米材料由于其巨大的科學(xué)價(jià)值及潛在的應(yīng)用前景，引起了廣大研究者的廣泛關(guān)注。理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，相對(duì)于塊體材料來說，納米材料表現(xiàn)出更為優(yōu)越的性能。特別是一維納米材料(如納米線和納米管)具有一維的電子傳輸通道，從而相比于普通塊體材料來說其表現(xiàn)出更加優(yōu)異的光電化學(xué)性能。VO₂是一種具有相變性質(zhì)的過渡金屬氧化物，其相變溫度為68℃，由于其較大的理論容量、穩(wěn)定的化學(xué)性能、低成本等特點(diǎn)，并且VO₂具有雙層結(jié)構(gòu)[J.F.Liu,Q.H.Li,T.H.Wang,D.P.Yu,Y.D.Li,Angew.Chem.2004,116,5158-5162]，具有優(yōu)異的嵌鋰和脫鋰性能[C.J.Niu,J.S.Meng,C.H.Han,K.N.Zhao,M.Y.Yan,L.Q.Mai,Nano.Lett.(2014)DOI:10.1021/nl500915b]，被廣泛的應(yīng)用于智能控溫薄膜、鋰離子電池、超級(jí)電容器材料等領(lǐng)域。而在鋰離子電池和超級(jí)電容器等領(lǐng)域中，相比于傳統(tǒng)的粉體材料來說，由于無需添加額外的非導(dǎo)電的粘結(jié)劑，也不需要用于固定和支撐活性物質(zhì)的集流體，柔性電極材料近些年受到人們廣泛關(guān)注，VO₂超長納米線薄膜材料由于其大的比表面積和便捷的電子傳遞通道以及較好的柔性，在鋰離子電池，超級(jí)電容器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。一維納米材料由于其具有較大的比表面積和一維的電子傳輸通道，從而有利于電解液的流動(dòng)和離子的遷移，成為鋰離子電池和超級(jí)電容器最理想的材料之一。

目前有關(guān)制備二氧化釩納米線的方法有一些，涉及的方法主要有化學(xué)氣相沉積法，水熱法等方法，如“二氧化釩納米線及其制備方法以及使用二氧化釩納米線的納米線裝置”(201010201121.4)技術(shù)，采用二氧化鈦為模板，通過化學(xué)氣相沉積生長二氧化釩納米線，這種方法生產(chǎn)設(shè)備要求高，成本較高，且產(chǎn)率低。如“金紅石相二氧化釩納米線的制備方法及應(yīng)用”(201010177821.4)專利技術(shù)，以偏釩酸鈉為釩源，在溫度為200-350℃，通過水熱反應(yīng)制備二氧化釩納米線，其長度范圍為1-50μm，這種方法溫度較高，耗能量大，且二氧化釩尺寸較短，電子傳輸能力較差，不利于二氧化釩納米線薄膜作為柔性電極材料在鋰電池以及超級(jí)電容器等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超長二氧化釩納米線薄膜及其制備方法，該方法簡單、工藝可靠；用該方法制備的二氧化釩納米線薄膜無模板，且尺寸均勻，長度能達(dá)到cm級(jí)，產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種超長二氧化釩納米線薄膜的制備方法，以五氧化二釩為釩源，首先將五氧化二釩溶于雙氧水中，所述五氧化二釩與雙氧水的質(zhì)量體積比為0.05-5：0.1-20g/ml，再加入蒸餾水，攪拌時(shí)間為0.1-10h，形成橙紅色透明溶液；然后將質(zhì)量體積濃度為1.25-125g/L的草酸溶液加入其中攪拌5min-1h；最后，將混合均勻的上述溶液放入水熱釜中，水熱溫度為80-200℃，水熱時(shí)間為6-96h，冷卻至室溫，然后洗滌、真空干燥，最后獲得長度達(dá)到cm級(jí)的二氧化釩超長納米線薄膜。

上述方案中，所述水熱溫度為80-120℃，水熱時(shí)間為96h。

上述方案中，所述水熱溫度為120-180℃，水熱時(shí)間為24h。

上述方案中，所述五氧化二釩與草酸的質(zhì)量比為1:1。

上述方案中，所述草酸溶液的質(zhì)量體積濃度為1.25-12.5g/L。

上述方案中，所述真空干燥溫度60℃，干燥時(shí)間為12h。

所述的超長二氧化釩納米線薄膜的制備方法所制備的超長二氧化釩納米線薄膜。

上述方案中，所述二氧化釩為B相層狀結(jié)構(gòu)，直徑為50-200nm，長度為100μm-1cm。

所述的超長二氧化釩納米線薄膜直接作為柔性電極材料的應(yīng)用。