[发明专利]银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料与电化学技术领域，具体涉及一种银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线及其制备方法，以及该材料作为锂离子电池正极活性材料的应用。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色能源，已应用于便携式电子设备和电动汽车，研究基于新型纳米异质结构的高容量、微型化、高功率、低成本锂离子电池是当前低碳经济时代锂离子电池研究的前沿和热点之一。Ag₂V₄O₁₁具有能量密度高、性能安全可靠等优点而被作为锂离子一次电池材料运用到心脏起搏器。和Ag₂V₄O₁₁相比，β-AgVO₃因具有更高的Ag:V比而被认为具有更好的电化学性能。但是，目前β-AgVO₃作为锂离子二次电池正极材料的研究还鲜有报道，而且银钒氧化物仍存在着导电率低、容量衰减较快、循环可逆性差等的缺点。

近年来，复杂结构纳米线（如同轴纳米线、三同轴纳米线等）因具有一系列优异特性而在电化学及能源领域得到了越来越多的关注。导电聚合物具有较好的空气稳定性、较高的导电性、环境无毒性、可逆的氧化还原特性等特性，被广泛用于同轴纳米线的构筑和电化学改性。但是，以导电聚合物为壳层的三同轴纳米线还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术而提供一种制备工艺简单、符合绿色化学的要求、具有优良电化学性能的银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线及其制备方法。

本发明还有一个目的是提供所述银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线的应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线，其特征在于其具有明显的三同轴结构，长度为10~30微米，直径为60-100纳米，其中核为β-AgVO₃纳米线，中间层为β-AgVO₃纳米线表面失去部分银离子而产生的银钒氧化物层，最外层为聚合物层，最外层厚度为6~10纳米，中间层厚度为6~10纳米。

按上述方案，所述的聚合物为聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩。

银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1）将钒源水溶液与银源水溶液在搅拌条件下混合，得到前驱体溶液； 

2）将步骤1）所得前驱体溶液转移至反应釜，进行反应，自然冷却至室温，离心过滤得到沉淀物；

3）用去离子水反复洗涤步骤2）得到的沉淀物，并烘干得到β-AgVO₃纳米线；

4）将β-AgVO₃ 纳米线分散于去离子水中，加入聚合物单体，其中，β-AgVO₃ 纳米线与聚合物单体的质量比为2:1，室温搅拌10-14小时，然后加入与聚合物单体等物质的量的氧化剂水溶液，继续室温搅拌10~14小时，离心得到沉淀产物；

5）用去离子水和无水乙醇反复洗涤步骤4）所得的沉淀产物，烘干得到银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线。

按上述方案，所述的钒源包括但不限于偏钒酸铵或五氧化二钒溶胶。

按上述方案，所述的银源包括但不限于硝酸银、醋酸银或碳酸银。

按上述方案，所述的聚合物单体包括但不限于苯胺单体、吡咯单体或噻吩单体。

按上述方案，步骤2）所述的反应温度为160℃ ~ 200℃，反应时间为12~36小时。

按上述方案，所述的氧化剂包括但不限于过硫酸铵、重铬酸钾或三氯化铁。

所述的银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线在作为锂离子电池正极活性材料的应用。