[发明专利]一种钒氧化物纳米花及其制备方法

说明书

本发明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，本发明钒氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体为一种钒氧化物纳米花及其制备方法，该纳米花可作为电化学电池、催化材料。

背景技术

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。

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。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明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，本发明钒氧化物纳米花能够在电化学领域广泛应用。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明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。

为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。