[发明专利]磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其由介孔纳米线呈束状捆绕而成，其中单根介孔纳米线的直径为50～200纳米，长度为5～20微米，其内部孔结构的孔径为2～20纳米；其为由下述方法制备得到的产物，包括有以下步骤： 

1）称取V₂O₅粉末于去离子水中得到悬浊液； 

2）向步骤1）所得悬浊液中加入草酸，于水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液； 

3）向步骤2）所得溶液中加入锂源与磷酸源的混合溶液，其中每摩尔V₂O₅对应3摩尔的锂源和3摩尔的磷酸源，保持水浴并继续搅拌； 

4）将十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液； 

5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌； 

6）将步骤5）所得的液体转移至反应釜中，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温； 

7）将步骤6）所得的产物直接干燥，干燥后的粉末在惰性或还原性气氛中煅烧，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。 

2.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤2）所述的加入草酸的量为每摩尔V₂O₅对应3～4摩尔草酸，水浴温度为70～90℃。 

3.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤3）所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂或乙酸锂，磷酸源为磷酸或磷酸二氢铵。 

4.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤4）所述的加入十六烷基三甲基溴化铵的量为每摩尔V₂O₅对应1～2摩尔十六烷基三甲基溴化铵，水浴温度为60～90℃。 

5.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤6）所述的加热反应温度为160～200℃，时间为24～72小时。 

6.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤7）所述的惰性气氛为纯氩气或纯氮气，所述的还原性气氛为氩气与氢气体积比为95:5的混合气。 

7.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤7）所述的煅烧温度为720～800℃，煅烧时间为6～12小时。 

8.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，包括有以下步骤： 

1）称取V₂O₅粉末于去离子水中得到悬浊液； 

2）向步骤1）所得悬浊液中加入草酸，于水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液； 

3）向步骤2）所得溶液中加入锂源与磷酸源的混合溶液，其中每摩尔V₂O₅对应3摩尔的锂源和3摩尔的磷酸源，保持水浴并继续搅拌； 

4）将十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液； 

5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌； 

6）将步骤5）所得的液体转移至反应釜中，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温； 

7）将步骤6）所得的产物直接干燥，干燥后的粉末在惰性或还原性气氛中煅烧，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。 

9.根据权利要求8所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤2）所述的加入草酸的量为每摩尔V₂O₅对应3～4摩尔草酸，水浴温度为70～90℃。 

10.根据权利要求8所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤3）所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂或乙酸锂，磷酸源为磷酸或磷酸二氢铵。 

11.根据权利要求8所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤4）所述的加入十六烷基三甲基溴化铵的量为每摩尔V₂O₅对应1～2摩尔十六烷基三甲基溴化铵，水浴温度为60～90℃。