一种过渡金属掺杂的V6O制造技术

本发明专利技术公开了一种过渡金属掺杂的V6O

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米材料制备
，涉及一种过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料及其制备方法和应用，具体的为在能源存储领域的应用。

技术介绍

[0002]能源危机问题时当代人类面临的一个重大问题，这其中涉及到能源的合理使用和存储。为了合理的存储能源，人们发展了各种电化学能源，包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、多价态离子电池等。其中，锌离子电池由于其高理论容量、高安全性及低成本受到了广泛关注。为了提高锌离子电池的容量，众多基于过渡金属的电池材料被开发出来，例如锰基材料、钒基材料等。
[0003]基于氧化钒的材料是一类高效的锌离子电池电极材料。这其中，因为金属性和导电性V6O
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材料得到了广泛关注。化学工程期刊杂志2021年第411卷128533页曾今报道过V6O
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超薄纳米带的合成，其作为锌离子电池阴极材料时展现出良好的电化学性能。然而其作为阴极材料时的效率仍然满足不了人类发展的需要。另一方面，如何发展V6O
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材料宏量制备方法，降低V6O
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材料的尺寸，进一步提高其作为阴极材料时的电化学性能是电存储领域中的一个重要问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于合成V6O
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纳米带材料的实际，本专利技术的目的是提供一种过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料及其制备方法和应用。
[0005]为了实现本专利技术的目的，第一方面，本专利技术提供了一种过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料的制备方法，包括：将可溶性过渡金属盐、五氧化二钒、乙醇、过氧化氢和水混合均匀形成反应溶液，将反应溶液于100
ꢀ˚
C ~200
ꢀ˚
C进行水热反应0.5~96 h，即得。
[0006]进一步的，还包括产物收集，水洗，醇洗，室温干燥。
[0007]在一些实施例中，可溶性过渡金属盐选自可溶性Cr盐、Mn盐、Fe盐、Co盐、Ni盐、Cu盐、Zn盐中的一种或几种；可溶性过渡金属盐的阴离子包括但不限于硝酸根、氯离子、硫酸根、碳酸根、醋酸根中的一种或几种。
[0008]在一些实施例中，反应溶液中，加入的钒元素与可溶性过渡金属元素的摩尔比为1~50，优选为12。
[0009]在一些实施例中，反应溶液中，五氧化二钒的浓度为0.01~10 g/mL，优选为6 g/L；在一些实施例中，反应溶液中，过氧化氢的浓度为0 ~150 mL/L，优选为100 mL/L。
[0010]在一些实施例中，反应溶液中，加入的水与乙醇溶剂的体积比为0.01~10，优选为1。
[0011]在一些实施例中，水热反应反应温度为100
ꢀ˚
C ~200
ꢀ˚
C，反应时间为0.5~96 h；优选为160
˚
C，反应20 h。
[0012]在一些实施例中，水洗产物1~3次，醇洗产物1~3次，室温干燥5
‑
24 h，优选为产物水洗2次，醇洗1次，室温干燥24 h。
[0013]第二方面，提供所述的方法制备得到的过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料。
[0014]第三方面，提供所述的过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料在锌离子电池能源存储中的应用。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术公开了一种过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料的合成方法，将可溶性过渡金属盐、五氧化二钒、乙醇、过氧化氢和水混合形成反应溶液，搅拌均匀后进行水热反应，得到金属掺杂的V6O
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纳米带。本专利技术的制备方法通过调节过渡金属离子的浓度，能够制得的不同掺杂含量的过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料，并且，通过改变过渡金属离子的种类来改变材料的催化性能。本专利技术的制备方法还有利于展开大规模的制备。此方法无需复杂设备，实验操作简单，易于宏量制备。所制备的过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料在电化学能源存储方面具有重要应用。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例1制备的镍掺杂的V6O
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纳米带的扫描电镜照片；图2是本专利技术实施例1制备的镍掺杂的V6O
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纳米带的透射电镜照片；图3是本专利技术实施例1制备的镍掺杂的V6O
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纳米带的X射线衍射图谱；图4是本专利技术实施例1制备的镍掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图；图5是本专利技术实施例2制备的镍掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图；图6是本专利技术实施例3制备的镍掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图；图7是本专利技术实施例4制备的镍掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图；图8是本专利技术实施例2、3、4制备的镍掺杂的V6O
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纳米带的X射线衍射图谱；图9是本专利技术实施例5制备的锰掺杂的V6O
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纳米带的透射电镜照片；图10是本专利技术实施例5制备的锰掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图；图11是本专利技术实施例6制备的钴掺杂的V6O
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纳米带的透射电镜照片；图12是本专利技术实施例6制备的钴掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图；图13是本专利技术实施例7制备的铜掺杂的V6O
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纳米带的透射电镜照片；图14是本专利技术实施例7制备的铜掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图；图15是本专利技术实施例2制备的锌掺杂的V6O
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纳米带的透射电镜照片；图16是本专利技术实施例2制备的锌掺杂的V6O
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纳米带作为锌离子电池阴极材料当电流密度为1 A g
‑1时的循环性能图。
具体实施方式
[0017]以下结合实施例对本专利技术过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料的制备方法做具体说明。
[0018]实验中所用药品和试剂均购买自国药集团化学试剂有限公司，水热密闭反应容器为福建盛鑫机械有限公司生产的不锈钢反应釜。
[0019]实施例1镍掺杂V6O
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纳米带的制备将0.300 g五氧化二钒（V2O5，分子量：181.88）、20 mL去离子水、20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属掺杂的V6O
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纳米带材料的制备方法，其特征在于，包括：将可溶性过渡金属盐、五氧化二钒、乙醇、过氧化氢和水混合均匀形成反应溶液，将反应溶液于100
ꢀ˚
C ~200
ꢀ˚
C进行水热反应0.5~96 h，即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括产物收集，水洗，醇洗，室温干燥。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，可溶性过渡金属盐选自可溶性Cr盐、Mn盐、Fe盐、Co盐、Ni盐、Cu盐、Zn盐中的一种或几种；可溶性过渡金属盐的阴离子包括但不限于硝酸根、氯离子、硫酸根、碳酸根、醋酸根中的一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，反应溶液中，加入的钒元素与可溶性过渡金属元素的摩尔比为1~50，优选为12。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，反应溶液中，五氧化二钒的浓度为0.01~10 g/mL，优选为6 g/L；和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋溢，袁国强，曾庆宇，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：