[发明专利]一种多孔V2

说明书

本发明属于储氢材料领域，具体涉及一种多孔V₂O₃‑ZnTiO₃/rGO复合储氢材料及其制备方法。该制备方法的步骤包括：采用Hummers法制得氧化石墨烯，以醋酸锌和钛酸四丁酯为原料反应煅烧制得ZnTiO₃；然后将氧化石墨烯、V₂O₃和ZnTiO₃混合后在反应釜中还原得到多孔V₂O₃‑ZnTiO₃/rGO复合储氢材料。本发明所述锂离子比容量大，无体积膨胀/收缩风险。

技术领域

本发明属于储氢材料领域，具体涉及一种多孔V₂O₃-ZnTiO₃/rGO复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池在能源转换和存储方面具有诸多优势，它具备高能量密度、可逆充电性、无记忆效应、环保的优势。特别是近年来随着新能源汽车的大力推广，在电动汽车和混合动力汽车中高能量密度锂离子电池作为理想动力电源更是被人们广泛认可。而且锂离子电池由于质量轻、寿命长，在笔记本电脑、智能手表、智能手机、遥控设备等便携式电子设备领域也有极大的应用。

负极是锂离子电池的重要组成部分，在电池充放电过程中充当着存储活性锂的角色，负极材料更是决定了电池的能量密度、循环寿命以及安全性；负极材料从纯金属锂向碳材料或其他储锂插层类材料的变化导致了锂电池到锂离子电池的发展。现有商业化的锂离子电池的负极材料多为石墨类材料，此类负极材料具有导电性好、循环稳定性好和成本低等优点。但是由于石墨类负极材料的比容量仅有372mAh/g，决定了电池的能量密度和功率密度较低；在锂离子插入/提取过程中石墨类负极材料会发生体积膨胀/收缩；而且石墨类负极材料的氧化还原反应电位较低，易产生锂枝晶进而带来安全问题。因此找到一种具有更好的储氢能力的负极材料。

发明内容

针对现有锂离子电池负极的石墨类材料储氢容量小、会发生体积膨胀/收缩的技术缺陷，本发明提供一种多孔V₂O₃-ZnTiO₃/rGO复合储氢材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多孔V₂O₃-ZnTiO₃/rGO复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用Hummers法制得氧化石墨烯；在冰浴条件下向适量的浓硫酸中先后添加一定量的硝酸钾和石墨粉，搅拌20-30min后将适量的高锰酸钾缓慢加入溶液中，添加完成后将溶液置于35-38℃的水浴温度中快速搅拌2-3h，随后向混合溶液中缓慢滴入适量去离子水并控制体系温度在90-95℃继续搅拌15-20min；然后室温下向溶液中滴入适量的双氧水至溶液呈亮黄色后抽滤，并用稀盐酸多次洗涤后用去离子水离心洗涤至洗涤液呈中性，随后把样品置于50-60℃的真空烘箱中烘干得到氧化石墨烯。

步骤2：将适量醋酸锌和钛酸四丁酯加入乙二醇中，超声15-20min得到混合溶液A；将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入适量乙二醇中，超声8-10min，然后在室温搅拌的条件下缓慢滴入浓氨水溶液，滴加完成后继续搅拌50-60min得到混合溶液B；向混合溶液A中滴加混合溶液B，滴加完成后超声10-15min，并将超声后溶液置于50-55℃的水浴中剧烈搅拌20-24h；搅拌结束后过滤得到前驱体，将前驱体用无水乙醇洗涤3次后置于650℃的马弗炉中煅烧3h后得到一维棒状多孔结构的ZnTiO₃。