[发明专利]一种硼酸钒锰材料、碳包覆硼酸钒锰材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硼酸钒锰材料，其特征在于，其化学式为MnVBO₄，属于单斜晶系，晶胞参数为：α＝90°，β＝90～93°，γ＝90°。

2.权利要求1所述一种硼酸钒锰材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)取含锰化合物、含钒化合物和含硼化合物为原料，按照锰元素：钒元素：硼元素的摩尔比为1:1：1.1～1.5混合，然后进行研磨处理，得到前驱体混合物；

(2)将步骤(1)所述的前驱体混合物在200～450℃下进行加热处理，然后冷却后研磨得到粉末状的中间产物；将中间产物在还原气氛下于600～900℃烧结5～72h，即制得所述硼酸钒锰材料。

3.根据权利要求2所述一种硼酸钒锰材料的制备方法，其特征在于，取含锰化合物、含钒化合物和含硼化合物为原料，按照锰元素：钒元素：硼元素的摩尔比为1:1：1.1～1.5混合后，加入水，水浴加热并搅拌形成凝胶，烘干，然后进行研磨处理，得到前驱体混合物；

所述水的加入量为步骤(1)所述含锰化合物、含钒化合物和含硼化合物总质量的20～25倍；

所述水浴加热的温度为60～90℃；

所述搅拌形成凝胶的时间为5～10h，所述搅拌形成凝胶的搅拌速率为600～1500rpm。

4.根据权利要求2或3所述一种硼酸钒锰材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含锰化合物为四水合乙酸锰、碳酸锰、一水合硫酸锰和硝酸锰中的一种或两种以上；

步骤(1)所述含钒化合物为五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒、偏钒酸铵和乙酰丙酮氧钒中的一种或两种以上；

步骤(1)所述含硼化合物为硼酸、氧化硼、偏硼酸铵三水合物和五硼酸铵四水合物中的一种或两种以上；

步骤(2)所述在200～450℃进行加热处理的时间为2～10h；

步骤(2)所述还原气氛为Ar-H₂混合气气氛、N₂-H₂混合气气氛、氢气气氛和氨气气氛中的一种。

5.一种碳包覆硼酸钒锰材料的制备方法，其特征在于，由包括A～C任一方法制得：

A:取含锰化合物、含钒化合物和含硼化合物为原料，按照锰元素：钒元素：硼元素的摩尔比为1:1：1.1～1.5混合，再加入含碳材料，然后进行研磨处理，得到前驱体混合物；将前驱体混合物在200～450℃下进行加热处理2～10h，然后冷却后研磨得到粉末状的中间产物；将中间产物在还原气氛或惰性气氛下于600～900℃下烧结5～72h，即制得所述碳包覆硼酸钒锰材料；

B:取含锰化合物、含钒化合物和含硼化合物为原料，按照锰元素：钒元素：硼元素的摩尔比为1:1：1.1～1.5混合，然后进行研磨处理，得到前驱体混合物；将前驱体混合物在200～450℃下进行加热处理2～10h，然后冷却后加入含碳材料，经研磨得到粉末状的中间产物；将中间产物在还原气氛或惰性气氛下于600～900℃烧结5～72h，即制得所述碳包覆硼酸钒锰材料；

C:取含锰化合物、含钒化合物和含硼化合物为原料，按照锰元素：钒元素：硼元素的摩尔比为1:1：1.1～1.5混合，然后进行研磨处理，得到前驱体混合物；将前驱体混合物在200～450℃下进行加热处理2～10h，经研磨得到粉末状的中间产物；将中间产物在还原气氛或惰性气氛下于600～900℃下烧结5～72h，然后加入含碳材料，再在还原性气氛或惰性气氛下于600～900℃下处理2～20h，即制得所述碳包覆硼酸钒锰材料；

方法B和C中，所述含碳材料的加入量占前驱体混合物和含碳材料质量总和的0.01～45wt％；方法A中，所述含碳材料的加入量占前驱体混合物的0.01～50wt％。