[发明专利]一种钒铌酸盐纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及到一种钒铌酸盐纳米线的制备方法。

背景技术

纳米材料由于存在表面效应和尺寸效应的特性，在很多方面具有优异的性能。一维纳米材料有在两个维度都受限的特殊结构，导致其产生了很多新的物理化学特性，所以其具有非常多的其它维度的纳米材料没有的性能。

钒酸盐化合物材料由于有多变的化合价而存在着丰富的电化学性能，该类材料因为具有较高的比容量和合适的脱嵌锂电位，被广泛应用于锂离子电池材料的研究和应用(孙旦等人，钒酸盐材料用于水系锂离子电池负极的研究，功能材料,2013,44(19):2749-2755；马永等人，NaV₃O₈纳米片的制备及作为锂电池正极的性能研究，广州化工，2015(10):86-89；梁叔全等人，一种水热法制备锂电池钒酸盐正极材料的方法，公开号CN103390751A)。但是钒酸盐化合物作为锂离子电池材料稳定性能不好。在铌酸钾类化合物中，KNbO₃应用最为广泛。KNbO₃广泛应用于压电陶瓷、光波导器件、激光倍频器、声表面波传感器、光通讯等领域。其它铌酸钾化合物，如K₄Nb₆O₁₇，K₂Nb₄O₁₁，K₂Nb₈O₂₁主要应用于光催化领域。Longtu Li等人用静电纺丝技术制备KNbO₃纳米纤维，并研究了其光催化性能(RSC Advances,2015,5,72410-72415)。2001年，Yuhao Lu首次将KNb₅O₁₃作为电极材料应用于锂离子电池中，并探讨了KNb₅O₁₃在充放电过程中可能的嵌锂机制(Yuhao Lu等人，Chem.Mater.,2011,23,3210-3216)。2015年HidekiNakayama等人用固态反应法制备了层状结构KNb₃O₈，并研究了其电化学性能(Journal Power Sources,2015,287,158-163)。2013年曹慧群等人通过研磨煅烧技术得到KNb₃O₈纳米线(一种铌酸钾单晶纳米线及其制备方法，公开号为CN103320847A)。铌酸盐作为锂离子电池材料在应用方面还存在循环使用次数不够理想等问题。为了更好地提高钒铌酸盐材料的电化学性能，本发明采用静电纺丝技术制备了一种钒铌酸盐KLiV₃Nb₃O₁₆纳米线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术，提供一种钒铌酸盐纳米线的制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种钒铌酸盐纳米线的制备方法，所述制备方法以醋酸锂、偏钒酸铵、草酸铌、草酸、醋酸钾为主要原料，加入适量的高分子粘合剂，在高电压条件下利用静电纺丝技术，制备静电纺丝产品，随后在马弗炉中进行烧结，得到一种钒铌酸盐KLiV₃Nb₃O₁₆纳米线，具体包括以下步骤：

1)称取一定量的醋酸锂(CH₃COOLi)、偏钒酸铵(NH₄VO₃)、草酸铌Nb(HC₂O₄)₅)、草酸(H₂C₂O₄)和醋酸钾(CH₃COOK)溶于一定体积的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后加入适量的聚乙烯吡咯烷酮(K-120,PVP)，搅拌3-6h，得到浅灰色的前驱体混合物溶液；

2)将上述浅灰色的前驱体混合物溶液在15～25kv电压和0.5～0.8mL/h流率下、相对湿度为40～50％的氛围下进行静电纺丝；

3)将上述所得的静电纺丝产品置于坩埚内，然后将坩埚放置于马弗炉中650～750℃烧结4～6h，然后自然降温至室温，得到一种钒铌酸盐KLiV₃Nb₃O₁₆纳米线。