一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法技术

一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法，它涉及一种钒酸镉单晶纳米线的制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有技术制备的钒酸盐材料存在晶粒尺寸大，无规则形貌，产率低和无法生产单晶结构的问题。方法：一、配制镉盐溶液；二、配制含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液；三、混合；四、将干燥后的钒酸镉单晶纳米线前驱体置于马弗炉中煅烧，得到钒酸镉单晶纳米线。本发明专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线与现有的钒酸盐纳米材料相比，呈现单晶结构和均匀的纳米线结构，电子传输性能提高。本发明专利技术可获得一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钒酸镉单晶纳米线的制备方法。
技术介绍
一维单晶纳米材料由于其在特定维度上的限域作用和独特的纳米化效应，导致其具有优良的电子输运能力，在电子器件，气体传感，光催化，太阳能电池等领域发挥着巨大的作用。然而，受纳米材料制备方法的限制，为了得到单晶材料，人们往往通过化学气相沉积，物理气相沉积等技术获得，但是这种高能耗，高真空的合成技术限制了单晶纳米材料的大规模生产和制备。单晶纳米材料往往在溶液体系下较难合成，通过水热，溶剂热等方法制备的纳米材料由于晶体生长的各向异性，通常表现为多晶结构。因此，探索溶液体系下的单晶生长和制备技术具有十分重要的科学意义。钒酸盐纳米材料，如钒酸铋，钒酸银等，由于其较窄的带隙可以被太阳光中的可见光激发，且化学性质稳定，是公认的性能优异的可见光光催化材料。除此之外，钒酸锂等钒酸盐由于其独特的晶体结构使得锂离子可以在晶格中嵌入和脱出，可以用作锂电极材料，实现能量储存。由此可见，钒酸盐纳米材料在光催化和锂离子电池等领域有着十分重要的应用。结合一维单晶材料和钒酸盐纳米材料的优点，如果能设计合成一维单晶结构纳米钒酸盐材料，将在光催化和锂离子电池等领域发挥十分重要的作用。钒酸镉作为钒酸盐家族的一员目前还鲜有报道。其理化性能和半导体性能等还十分陌生。目前，尚无文献报道钒酸镉材料的制备和性能。因此，通过溶液体系，控制合成具有特殊形貌的钒酸镉纳米材料，对于钒酸盐材料的可控制备以及其在光催化、锂电等领域的应用具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术制备的钒酸盐材料存在晶粒尺寸大，无规则形貌，产率低和无法生产单晶结构的问题，而提供一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法。一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法，是按以下步骤完成的：一、配制镉盐溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将镉盐溶解到去离子水中，得到镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液；二、配制含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将偏钒酸盐和强电解质盐溶解到去离子水中，得到含有强电解质
盐的偏钒酸盐水溶液；步骤二中所述的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液中偏钒酸根离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L，强电解质盐的摩尔浓度为0.01mol/L～0.1mol/L；三、混合：将步骤一得到的镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液滴加到步骤二得到的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液中，再在温度为25～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下搅拌反应1h～3h，再进行过滤，弃去滤液，得到钒酸镉单晶纳米线前驱体；将钒酸镉单晶纳米线前驱体在温度为50℃～100℃的鼓风干燥箱中烘干4h～6h，再自然冷却至室温，得到干燥后的钒酸镉单晶纳米线前驱体；步骤三中所述的步骤一得到的镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液与步骤二得到的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液的体积比为(0.5～1):1；四、将干燥后的钒酸镉单晶纳米线前驱体置于马弗炉中，再在温度为400℃～600℃下烧结1h～4h，得到钒酸镉单晶纳米线，即完成一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法。本专利技术的优点：一、本专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线与现有的钒酸盐纳米材料相比，呈现单晶结构和均匀的纳米线结构，电子传输性能提高；二、本专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线具有高效的光催化水氧化和锂电性能并表现出了良好的稳定性；三、本专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线适合于用作光催化水氧化和锂离子储存；四、本专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线的长度约为10μm～20μm，直径约为200nm～500nm；五、本专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线比钒酸镉纳米粒子样品表现出更高的光催化活性，产氧量高达30μmol/L；六、本专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线的比电容量为400毫安每小时每克，均高于钒酸镉纳米粒子；七、本专利技术制备的钒酸镉单晶纳米线表现出优异的循环稳定性，经过10次充放电循环，仍然可以保持初始值。附图说明图1是试验一制备的钒酸镉单晶纳米线的X射线衍射图；图2是试验一制备的钒酸镉单晶纳米线的扫描电子显微镜照片；图3是试验一制备的钒酸镉单晶纳米线放大15000倍的透射电子显微镜照片；图4是试验一制备的钒酸镉单晶纳米线放大30000倍的透射电子显微镜照片；图5是试验一制备的钒酸镉单晶纳米线放大800000倍的高分辨透射电子显微镜照片；图6是试验一制备的钒酸镉单晶纳米线的选取电子衍射照片；图7是试验二制备的钒酸镉纳米粒子的X射线衍射图；图8是试验二制备的钒酸镉纳米粒子的扫描电子显微镜照片；图9是光催化水氧化性能图，图9中1为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线的光催化水氧化性能曲线，2为试验二制备的钒酸镉纳米粒子的光催化水氧化性能曲线；图10是锂电池充放电性能图，图10中1为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线的锂电池充放电性能曲线，2为试验二制备的钒酸镉纳米粒子的锂电池充放电性能曲线；图11是充放电循环性能图，图11中1为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线的充放电循环性能曲线，2为试验二制备的钒酸镉纳米粒子的充放电循环性能曲线，A为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.1A·g-1下的倍率性能曲线，B为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.2A·g-1下的倍率性能曲线，C为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.3A·g-1下的倍率性能曲线，D为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.5A·g-1下的倍率性能曲线，E为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为1A·g-1下的倍率性能曲线，F为试验一制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.1A·g-1下的倍率性能曲线，G为试验二制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.1A·g-1下的倍率性能曲线，H为试验二制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.2A·g-1下的倍率性能曲线，I为试验二制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.3A·g-1下的倍率性能曲线，J为试验二制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.5A·g-1下的倍率性能曲线，K为试验二制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为1A·g-1下的倍率性能曲线，L为试验二制备的钒酸镉单晶纳米线在充放电电流密度为0.1A·g-1下的倍率性能曲线。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法是按以下步骤完成的：一、配制镉盐溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将镉盐溶解到去离子水中，得到镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液；二、配制含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将偏钒酸盐和强电解质盐溶解到去离子水中，得到含有强电解质
盐的偏钒酸盐水溶液；步骤二中所述的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液中偏钒酸根离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L，强电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法，其特征在于一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法是按以下步骤完成的：一、配制镉盐溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将镉盐溶解到去离子水中，得到镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液；二、配制含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将偏钒酸盐和强电解质盐溶解到去离子水中，得到含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液；步骤二中所述的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液中偏钒酸根离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L，强电解质盐的摩尔浓度为0.01mol/L～0.1mol/L；三、混合：将步骤一得到的镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液滴加到步骤二得到的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液中，再在温度为25～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下搅拌反应1h～3h，再进行过滤，弃去滤液，得到钒酸镉单晶纳米线前驱体；将钒酸镉单晶纳米线前驱体在温度为50℃～100℃的鼓风干燥箱中烘干4h～6h，再自然冷却至室温，得到干燥后的钒酸镉单晶纳米线前驱体；步骤三中所述的步骤一得到的镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液与步骤二得到的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液的体积比为(0.5～1):1；四、将干燥后的钒酸镉单晶纳米线前驱体置于马弗炉中，再在温度为400℃～600℃下烧结1h～4h，得到钒酸镉单晶纳米线，即完成一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法。...

【技术特征摘要】
1.一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法，其特征在于一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法是按以下步骤完成的：一、配制镉盐溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将镉盐溶解到去离子水中，得到镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液；二、配制含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液：在温度为25℃～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下将偏钒酸盐和强电解质盐溶解到去离子水中，得到含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液；步骤二中所述的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液中偏钒酸根离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L，强电解质盐的摩尔浓度为0.01mol/L～0.1mol/L；三、混合：将步骤一得到的镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液滴加到步骤二得到的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液中，再在温度为25～35℃和搅拌速度为100r/min～300r/min的条件下搅拌反应1h～3h，再进行过滤，弃去滤液，得到钒酸镉单晶纳米线前驱体；将钒酸镉单晶纳米线前驱体在温度为50℃～100℃的鼓风干燥箱中烘干4h～6h，再自然冷却至室温，得到干燥后的钒酸镉单晶纳米线前驱体；步骤三中所述的步骤一得到的镉离子摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐水溶液与步骤二得到的含有强电解质盐的偏钒酸盐水溶液的体积比为(0.5～1):1；四、将干燥后的钒酸镉单晶纳米线前驱体置于马弗炉中，再在温度为400℃～600℃下烧结1h～4h，得到钒酸镉单晶纳米线，即完成一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法。2.根据权利要求1所述的一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法，其特征在于步骤一中所述的镉盐为氯化镉、硝酸镉和乙酸镉中的一种或其中几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种钒酸镉单晶纳米线的简单制备方法，其特征在于步骤二中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲阳，付宏刚，井立强，孟慧媛，丁冬雪，孙宁，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23