[發(fā)明專利]一種多孔氮化釩納米帶氣凝膠的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710015929.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN106744731B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王桂強(qiáng);張偉;王彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 渤海大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B21/06
• 分類號(hào): C01B21/06;B82Y30/00;B82Y40/00;H01G11/36;H01G11/48;H01G11/26;H01G11/86
• 代理公司: 錦州遼西專利事務(wù)所(普通合伙) 21225
• 代理人: 王佳佳

一種多孔氮化釩納米帶氣凝膠的制備方法及應(yīng)用，在攪拌下，將偏釩酸銨溶于水/乙醇混合溶劑中，然后用無機(jī)酸調(diào)節(jié)pH值到2–3，將調(diào)pH值后的偏釩酸銨溶液加入密封的水熱釜中，在140℃–220℃下水熱反應(yīng)，收集產(chǎn)品，用去離子水沖洗，冷凍干燥后，得到氧化釩納米帶氣凝膠；將氧化釩納米帶氣凝膠放入管式爐中，通入保護(hù)氣，升溫到500℃–650℃進(jìn)行加熱處理，得到多孔氮化釩納米帶氣凝膠。優(yōu)點(diǎn)是：制備方法簡(jiǎn)單，容易操作，所制備的多孔氮化釩納米帶氣凝膠具有快速的一維電子傳輸結(jié)構(gòu)、三維的電解質(zhì)擴(kuò)散通道以及較高的比表面積，可以作為高性能的電極材料用于超級(jí)電容器中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔氮化釩納米帶氣凝膠的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

過渡金屬的氮化物與貴金屬具有相似的電子結(jié)構(gòu)，因此過渡金屬氮化物表現(xiàn)出與貴金屬相似的催化性能。氮化釩電導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好，因此在能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但通常的氮化釩材料(如氮化釩納米粒子等)作為電極材料電化學(xué)性能無法滿足超級(jí)電容器的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多孔氮化釩納米帶氣凝膠的制備方法及應(yīng)用，制備方法簡(jiǎn)單，容易操作，所制備的多孔氮化釩納米帶氣凝膠具有快速的一維電子傳輸結(jié)構(gòu)、三維的電解質(zhì)擴(kuò)散通道以及較高的比表面積，可以作為高性能的電極材料用于超級(jí)電容器中。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種多孔氮化釩納米帶氣凝膠的制備方法，其具體制備步驟：

(1)在攪拌下，將偏釩酸銨(NH₄VO₃)溶于水/乙醇混合溶劑中配制成濃度為20g/L–60g/L的偏釩酸銨溶液，所述水/乙醇混合溶劑中水與無水乙醇的體積比為10:1–6:1，然后用無機(jī)酸調(diào)節(jié)pH值到2–3；

(2)將調(diào)pH值后的偏釩酸銨溶液加入密封的水熱釜中，在140℃–220℃溫度下反應(yīng)18小時(shí)–26小時(shí)，收集產(chǎn)品，用去離子水沖洗，冷凍干燥后，得到氧化釩納米帶氣凝膠；

(3)將氧化釩納米帶氣凝膠放入管式爐中，通入保護(hù)氣，升溫到500℃–650℃進(jìn)行加熱處理，升溫速率為5℃/分鐘–15℃/分鐘，加熱處理時(shí)間為1.5小時(shí)–4小時(shí)，冷卻到室溫后，得到多孔氮化釩納米帶氣凝膠。

進(jìn)一步的，所述無機(jī)酸為鹽酸或硝酸。

進(jìn)一步的，所述保護(hù)氣為氨氣和氬氣混合氣、或氨氣和氮?dú)饣旌蠚狻?/p>

進(jìn)一步的，所述氨氣和氬氣混合氣中氨氣與氬氣的體積比為2:1–1:2，所述或氨氣和氮?dú)饣旌蠚庵邪睔馀c氮?dú)獾捏w積比為2:1–1:2。

進(jìn)一步的，所述保護(hù)氣為氨氣和氬氣混合氣，氨氣和氬氣混合氣總流量為60sccm-100sccm。

進(jìn)一步的，所述保護(hù)氣為氨氣和氮?dú)饣旌蠚猓睔夂偷獨(dú)饣旌蠚饪偭髁繛?0sccm-100sccm。

一種多孔氮化釩納米帶氣凝膠的制備方法制備的多孔氮化釩納米帶氣凝膠在電極材料中的應(yīng)用。

進(jìn)一步的，所述多孔氮化釩納米帶氣凝膠在電極材料中的應(yīng)用，其具體步驟如下：

將多孔氮化釩納米帶氣凝膠與聚四氟乙烯和導(dǎo)電碳黑按重量比85:10:5混合均勻，然后將混合物壓入鎳網(wǎng)中，混合物壓入量為2mg/cm²，真空干燥后，制成超級(jí)電容器用電極。

本發(fā)明的有益效果：

(1)多孔氮化釩納米帶氣凝膠的制備方法簡(jiǎn)單，易操作，通過調(diào)控氮化釩的形貌結(jié)構(gòu)，可以提高氮化釩的電化學(xué)性能。

(2)所制備的多孔氮化釩納米帶氣凝膠能同時(shí)提供較高的比表面積、快速一維電子傳輸通道和三維電解質(zhì)擴(kuò)散通道。