[发明专利]一种过渡金属掺杂的V6

说明书

本发明公开了一种过渡金属掺杂的Vsubgt;6/subgt;Osubgt;13/subgt;纳米带材料及其制备方法和应用，制备方法是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Vsubgt;6/subgt;Osubgt;13/subgt;纳米带。此方法无需复杂设备，实验操作简单，易于宏量制备。过渡金属掺杂的Vsubgt;6/subgt;Osubgt;13/subgt;纳米带材料是一种重要的电池电极材料，研究过渡金属掺杂的Vsubgt;6/subgt;Osubgt;13/subgt;纳米带材料有助于实现提高各类型电池电极的电化学性能。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种过渡金属掺杂的V₆O₁₃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。

背景技术

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。

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V₆O₁₃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V₆O₁₃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V₆O₁₃材料宏量制备方法，降低V₆O₁₃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。

发明内容

有鉴于合成V₆O₁₃纳米带材料的实际，本发明的目的是提供一种过渡金属掺杂的V₆O₁₃纳米带材料及其制备方法和应用。

为了实现本发明的目的，

第一方面，本发明提供了一种过渡金属掺杂的V₆O₁₃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。

进一步的，还包括产物收集，水洗，醇洗，室温干燥。

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。

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。

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。

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。

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。

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。