[發明專利]一種五氧化二釩納米帶及其常溫合成方法與應用

有效

• 申請號: 201410485637.4
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104261472A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 芮先宏;湯育欣
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;B82Y30/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于納米材料和電化學儲能技術領域，更具體地說，涉及一種五氧化二釩納米帶及其常溫合成方法與應用。

背景技術

我國釩資源極其豐富，是全球釩資源儲量大國。釩的化合物種類也繁多，結構復雜，具有廣泛的用途。其中五氧化二釩(V₂O₅)是一種重要的功能材料。除用于合金、玻璃與陶瓷工業的著色劑、硫酸和石油化工的催化劑等行業外，V₂O₅還能用于鋰離子電池儲能材料。V₂O₅晶體屬于典型的層狀結構(層內為強結合力的共價鍵，層間為弱的范德華力)，可以使小分子或離子自由的嵌入或脫出。作為鋰離子電池正極材料，其理論容量高達290mAh/g，充放電過程的電極反應式為但是V₂O₅正極材料還存在一些問題，如電子導電率低、結構不穩定，導致循環性能差、使用壽命短。V₂O₅納米化是一個有效的方法。

目前合成V₂O₅納米材料的方法很多，主要有液相合成法和物理法。液相法就是通過液相合成過程直接得到V₂O₅納米材料或者含釩的化合物前驅體，再經過熱處理得到相應納米結構的V₂O₅材料。其中關于水熱法合成V₂O₅納米材料的報道尤為突出(如Chem.Mater.,2008,20,7044-7051,J.Phys.Chem.B,2006,110,9383-9386,J.Electrochem.Soc.,2008,155,A599-A602,Adv.Mater.,2010,22,2547-2552等)。物理方法包括高能球磨、濺射、真空蒸發等。但是到目前為止，現有V₂O₅納米粉體特別是納米線、納米帶的制備無一例外需要外界提供大量的能量如高溫高壓、微波輔助和超聲處理等，這是因為V₂O₅晶核的形成和晶體的生長需要克服相當大的表面能。這也造成了V₂O₅納米粉體合成過程中昂貴的成本，很難實現規模化生產。因此尋求低成本的能夠常溫常壓下有效控制V₂O₅納米形貌的方法具有重要的現實意義。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有技術中V₂O₅納米粉體合成技術的不足，提供了一種五氧化二釩納米帶及其常溫合成方法與應用，采用本發明的技術方案，能夠在常溫常壓下簡單、低成本、高產率且能大批量制備V₂O₅納米帶。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

其一，本發明的一種五氧化二釩納米帶，該五氧化二釩納米帶為均勻超長納米帶，其長度為10-20微米，五氧化二釩納米帶的寬度為20-50納米。

更進一步地說，五氧化二釩納米帶的制備方法為：向釩源水溶液中加入礦化劑，然后將加有礦化劑的釩源水溶液置于常溫條件下攪拌，反應完全后，洗滌收集得到五氧化二釩納米帶；其中：所述的釩源為二釩酸鈉、六羰基釩、釩過氧酸、五氧化二釩、硫酸氧釩、正釩酸、偏釩酸銨、二氧化釩、二溴化釩、二氧氯釩、二氯化釩、二碘化釩、二氟化釩、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀、氫氧化釩、三碘化釩、三氟化釩、三氟氧釩三硫化三釩、三氯化釩、三氯氧釩、三溴化釩、三氧化二釩、四氟化釩、四氯化釩、五氟化釩、五硫化二釩、乙酰丙酮釩配合物中的一種或它們的組合；所述的礦化劑為堿金屬及銨的鹵化物、堿金屬的氫氧化物、弱酸與堿金屬形成的鹽類、無機酸的一種或它們的組合；所述的釩源水溶液中釩源的濃度為0.01～5mol/L，加有礦化劑的釩源水溶液中礦化劑的濃度為0.01～10mol/L。

其二，本發明的一種五氧化二釩納米帶的常溫合成方法，向釩源水溶液中加入礦化劑，然后將加有礦化劑的釩源水溶液置于常溫條件下攪拌，反應完全后，洗滌收集得到五氧化二釩納米帶。