[发明专利]具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb2OX纳米多孔材料及应用

权利要求书

1.一种具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料，其特征在于，该材料的比表面积为30m²/g～70m²/g，孔径不小于5nm，相邻两孔之间的间距不小于3nm；所述具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料中4≤X＜5，Fe的含量为Fe与Nb总质量的0.5%～3%；

所述具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将Nb₂O₅纳米多孔膜置于甲醇水溶液中，然后加入氯化高铁，搅拌均匀后，将混合溶液置于高压反应釜中，在温度为120℃～180℃的条件下水热处理5h～22h，烘干后得到Fe掺杂的Nb₂O₅纳米多孔材料；

步骤二、将步骤一中所述Fe掺杂的Nb₂O₅纳米多孔材料在氢气气氛下热处理，获得具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料；所述热处理的温度为600℃～800℃，保温时间为1h～6h。

2.根据权利要求1所述的具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料，其特征在于，步骤一中所述Nb₂O₅纳米多孔膜的制备方法包括以下步骤：

步骤101、将厚度为50μm～300μm的Nb片用碳化硅砂纸打磨光亮，然后将打磨后的Nb片清洗干净，烘干待用；

步骤102、将无水有机试剂与水按照95～99:1～5的体积比均匀混合制得混合溶剂，然后将氟化物加入混合溶剂中搅拌均匀，得到氟化物浓度为0.6mol/L～2.7mol/L的电解液；

步骤103、将步骤101中烘干后的Nb片作为阳极置于步骤102中所述电解液中，以铂电极作为阴极，利用直流电源对Nb片进行阳极氧化，氧化电压为9V～20V，氧化温度为20℃～30℃，氧化时间为0.5h～28h；

步骤104、将步骤103中经电解氧化后的Nb片取出并用去离子水清洗，干燥后，得到Nb₂O₅纳米多孔膜。

3.根据权利要求2所述的具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料，其特征在于，步骤102中所述无水有机试剂为乙二醇、丙三醇、甲醇、甲酰胺和二甲亚砜中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料，其特征在于，步骤102中所述氟化物为HF或NH₄F。

5.根据权利要求1所述的具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料，其特征在于，步骤一中所述甲醇水溶液中甲醇的体积百分含量为12%～38%，甲醇水溶液的用量为：每0.1克Nb₂O₅纳米多孔膜用100mL～200mL甲醇水溶液。

6.根据权利要求1所述的具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料，其特征在于，步骤二中所述氢气的通气速率为2×10^-2m³.min^-1～9×10^-2m³.min^-1。

7.一种如权利要求1所述具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料在制备电极上的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述电极的制备方法为：将具有氧缺陷结构的Fe掺杂Nb₂O_X纳米多孔材料、乙炔碳黑和羧甲基纤维素以75:15:10的质量比混合，然后溶于去离子水中得到浆料，将浆料涂覆到铜箔上，最后将涂覆有浆料的铜箔干燥，得到涂层电极；所述浆料的涂覆厚度为20μm～50μm。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述干燥的温度为60℃～100℃，干燥的时间为20h～30h。