一种二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法及其应用技术

一种二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法，应用于超级电容器电极材料技术领域。本发明专利技术基于五氧化二钒所提供的二维层状结构，通过分步水热法，实现了钒酸盐的定位合成，插入钴(镍)元素的同时，引入大量缺陷，实现钒酸盐(CVO)的定位生长，提高了比表面积，增加了电化学活性位点和导电性，利用过渡金属氧化物的高理论比电容值，进而大幅度提升复合电极材料的电化学性能。在3M KOH溶液中进行了三电极测试，电流密度为0.5～20A/g，比电容达到1574～954F/g，具有广阔的应用前景。本发明专利技术所合成的钒酸钴，具有大的比表面积，丰富的缺陷，从而增加了电化学反应的活性位点，同时存在两种金属氧化物的协同效应进而大幅度提升复合电极材料的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法及其应用
本专利技术属于超级电容器电极材料
具体涉及到电极材料的制备方法和提升电化学电容器的储能容量。
技术介绍
由于化石燃料的耗竭和环境的急剧恶化，高效、环保的能源采集和存储设备引起了人们的极大关注。超级电容器作为一种储能设备，具有高功率密度、优异的循环耐久性、宽工作温度范围等优点，被认为是一种很有前景的下一代储能技术。一般来说，超级电容器可以典型地分为电双层超级电容器和赝电容超级电容器，它们分别通过静电积累和可逆的法拉第氧化还原反应来存储能量。虽然在过去的几十年里已经取得了很大的进展，但低能量密度在未来的应用中仍然是一个值得关注的问题。超级电容器的整体性能由电极、隔板和电解液控制，但电极是决定超级电容器性能的关键因素。为了获得更高的储能密度，往往通过提高电极电容的方式。例如通过增加电极材料的比表面积，或者复合金属氧化物等获得更高的赝电容从而提高电化学电容器的储能密度。因此，针对提高超级电容器储能密度，待解决的技术问题是：通过制备新型复合电极材料，使之同时具备稳定的结构，较高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法，其特征在于合成步骤为：/n1).二维层状V

【技术特征摘要】
1.一种二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法，其特征在于合成步骤为：
1).二维层状V2O5的制备
将偏钒酸铵(NH4VO3)和二水草酸(H2C2O42H2O)溶于水中，油浴(水浴)至少一小时至完全溶解后，加入六次甲基四胺(HMTA)，放入预处理的衬底，倒入高压反应釜150～200℃反应至少1小时，自然冷却至室温后，用水清洗数次，放置烘箱干燥过夜，得到二维层状V2O5；
2).钒酸钴或钒酸镍的制备
将含钴元素的无机盐或者含镍元素的无机盐与六次甲基四胺溶解于水中，放入已合成的V2O5，置于高压釜中70～100℃反应至少10小时，自然冷却至室温后，用水清洗数次，放置烘箱干燥过夜，最后300～500℃退火至少2小时，得到钒酸钴或钒酸镍，即复合电极材料。


2.如权利要求1所述二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法，其特征在于步骤1)所述偏钒酸铵溶液浓度为0.1～0.3mol/L,且偏钒酸铵(NH4VO3)和二水草酸的摩尔质量为1:1～1:2。


3.如权利要求1所述二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法，其特征在于步骤2)所述的含钴元素的无机盐为七水合硫酸钴CoSO47H2O、六水合硝酸钴Co(NO3)26H2O、六水合氯化钴CoCl26H2O。


4.如权利要求1所述二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法，其特征在于步骤2)所述的含镍元素的无机盐为六水合硫酸镍NiSO46H2O、六水合硝酸镍Ni(NO3)26H2O、六水合氯化镍CoCl26H2O。


5.如权利要求1所述二维结构的混合金属钒酸盐的定位合成方法，其特征在于步骤2)所述含钴元素的无机盐或者含镍元素的无机盐溶液浓度为0.03～0.04mol/L,且与六次甲基四胺摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：万初斌，唐安春，巨新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11