一种钒氧化物纳米花及其制备方法技术

本发明专利技术属于电化学技术领域，具体为一种钒氧化物纳米花及其制备方法，在常温下自组装合成了钒氧化物纳米花，而后煅烧使碳源碳化，进而得到碳包覆的钒氧化物纳米花，所述钒氧化物纳米花由钒氧化物纳米片组装而成，其尺寸为100~500nm。本发明专利技术制备方法具有生产周期短，成本低，操作简单，反应条件温和等优点，本发明专利技术钒氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种钒氧化物纳米花及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电化学
，具体为一种钒氧化物纳米花及其制备方法，该纳米花可作为电化学电池、催化材料。

技术介绍

[0002]钒的最外层电子排布为3d34s2，故其具有丰富的氧化价态，氧化钒晶体由于其具有特殊可调谐的层状结构，具有较大的理论比容量，非常适合作为电极宿主材料完成离子的嵌入与脱出，是人们一直关注的电极材料之一。此外，钒的氧化物也有“化学面包”之美称，这是因为钒的氧化物是化学工业中的最佳催化剂之一。
[0003]科研工作者已使用了各种制造方法制备钒氧化物，如：溅射、热蒸发、热分解、电泳沉积、和许多化学方法（如水热合成和溶胶
‑
凝胶法）等。据报道，钒氧化物的化学成分、晶体结构和结晶度可能在服役及性能发挥过程中起关键作用。越来越多的钒氧化物电化学性能实验结果表明，纳米材料与块状材料相比，可以大幅提高其电化学性能。以电化学储锂为例，一些增强的性质是对锂的反应性，抑制相变以改善电化学可逆性，以及使用缺陷和高表面积来产生锂离子嵌入的高容量。此外，纳米材料中的短扩散长度也可能有利于电极速率能力。然而，目前钒氧化物的形貌主要以球形或棒状为主，且合成方法复杂、耗时。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种钒氧化物纳米花及其制备方法，具有生产周期短，成本低，操作简单，反应条件温和等优点，本专利技术钒氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。
[0005]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：一种钒氧化物纳米花，为碳包覆的钒氧化物纳米花，由钒氧化物纳米片组装而成，其尺寸为100~500nm。
[0006]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：一种钒氧化物纳米花的制备方法，包括如下步骤：S1.将钒氧化物前体加入到去离子水中超声分散，得到分散良好的溶液；S2.在所述溶液中加入钼酸铵和碳源，待完全溶解后加入乙醇搅拌，得到反应前溶液；所述钼酸铵的加入量与步骤S1中的去离子水的体积的固液比为1~30:1 mg/mL；所述碳源的加入量与步骤S1中的去离子水的体积的固液比为1~10:1 mg/mL；S3.向反应前溶液中迅速注入氨水搅拌，采用乙醇溶液清洗并离心，得到反应产物；S4.反应产物干燥后的粉末经研磨后置于填充惰性气氛的管式炉中进行煅烧处理，之后冷却至室温时取出粉末，得到钒氧化物纳米花。
[0007]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述钒氧化物为V2O5、VO2、V2O3、VO中的任意一种。
[0008]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述溶液的浓度为1~10g/L。
[0009]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，超声分散时间为5~30min。
[0010]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，所述碳源为盐酸多巴胺、葡萄糖、蔗糖、果糖、油胺中的任意一种。
[0011]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，搅拌时间为2~10min。
[0012]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，所述乙醇与步骤S1中的去离子水的体积比为0.5~5:1。
[0013]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，所述氨水与步骤S1中的去离子水的体积比为0.005~0.05:1。
[0014]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，搅拌时间为30~200min。
[0015]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，所述惰性气氛采用氩气或氮气进行填充。
[0016]作为本专利技术所述的一种钒氧化物纳米花的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，所述煅烧温度为600~800℃，煅烧时间为5~20h。
[0017]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：一种钒氧化物纳米花在电化学领域的应用。
[0018]本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供一种钒氧化物纳米花及其制备方法，在常温下自组装合成了钒氧化物纳米花，而后煅烧使碳源碳化，进而得到碳包覆的钒氧化物纳米花，所述钒氧化物纳米花由钒氧化物纳米片组装而成，其尺寸为100~500nm，本专利技术制备方法具有生产周期短，成本低，操作简单，反应条件温和等优点，本专利技术钒氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1
‑
2的钒氧化物前体的FESEM图；图2为本专利技术实施例1的钒氧化物纳米花的XRD图谱；图3为本专利技术实施例1的钒氧化物纳米花的FESEM高倍图；图4为本专利技术实施例1的钒氧化物纳米花的FESEM低倍图；图5为本专利技术实施例1的钒氧化物纳米花的TEM图。
[0021]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0022]下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提供一种钒氧化物纳米花及其制备方法，在常温下自组装合成了钒氧化物纳米花，而后煅烧使碳源碳化，进而得到碳包覆的钒氧化物纳米花，所述钒氧化物纳米花由钒氧化物纳米片组装而成，其尺寸为100~500nm。本专利技术制备方法具有生产周期短，成本低，操作简单，反应条件温和等优点，本专利技术钒氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。
[0024]本专利技术提供了一种钒氧化物纳米花，为碳包覆的钒氧化物纳米花，由钒氧化物纳米片组装而成，其尺寸为100~500nm，具体地，所述钒氧化物纳米花的尺寸可以为例如但不限于100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm中的任意一者或者任意两者之间的范围。
[0025]本专利技术还提供了一种钒氧化物纳米花的制备方法，包括如下步骤：S1.将钒氧化物前体加入到去离子水中超声分散，得到分散良好的溶液；S2.在所述溶液中加入钼酸铵和碳源，待完全溶解后加入乙醇搅拌，得到反应前溶液；所述钼酸铵的加入量与步骤S1中的去离子水的体积的固液比为1~本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钒氧化物纳米花，其特征在于，其为碳包覆的钒氧化物纳米花，由钒氧化物纳米片组装而成，其尺寸为100~500nm。2.一种权利要求1所述的钒氧化物纳米花的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将钒氧化物前体加入到去离子水中超声分散，得到分散良好的溶液；S2.在溶液中加入钼酸铵和碳源，待完全溶解后加入乙醇搅拌，得到反应前溶液；钼酸铵的加入量与步骤S1中的去离子水的固液比为1~30:1 mg/mL；碳源的加入量与步骤S1中的去离子水的固液比为1~10:1 mg/mL；S3.向反应前溶液中迅速注入氨水搅拌，采用乙醇溶液清洗并离心，得到反应产物；S4.反应产物干燥后的粉末经研磨后置于填充惰性气氛的管式炉中进行煅烧处理，之后冷却至室温时取出粉末，得到钒氧化物纳米花。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，钒氧化物为V2...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢立东，王欢，包燕平，王敏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：