[发明专利]一种富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料的制备方法，该制备方法包括：将乙酰丙酮钒氧和碳酰胺溶于乙二醇中，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入过氧化氢溶液，得到第二混合溶液；第二混合溶液进行水热反应，反应预设时间后，经离心、干燥，在预设温度条件下烧结，得到富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料制备技术领域，尤其涉及一种富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料的制备方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的加剧，开发绿色、清洁的储能设备显得尤为重要。锂离子电池(LIBs)作为储能领域的领头羊，是先进动力技术的关键技术，然而，令人担忧的是其有限的锂资源和未来大规模应用产生的安全问题。

可充电水系锌离子电池(ZIBs)以其高比容量(819mAhg^-1)、低成本、资源丰富、环境友好等优点成为锂离子电池最有希望的替代品之一。此外，水系锌离子电池已被应用于小型电子设备，如表皮、植入式和可穿戴式传感器，表明水系锌离子电池具有巨大的商业潜力。

相关技术中，水系锌离子电池正极材料主要有三大类：锰基化合物、普鲁士蓝类似物和钒基化合物。水系锌离子电池由于其倍率性能和稳定性能难以达到商业化要求，而限制其大规模应用。因此，开发一种具有更高的可逆容量、更好的倍率性能和更长的循环寿命的水系锌离子电池的正极材料具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料的制备方法，制备得到的三氧化二钒纳米材料富含钒空穴。

本发明提供一种富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料的制备方法，该制备方法包括：将乙酰丙酮钒氧和碳酰胺溶于乙二醇中，得到第一混合溶液；向第一混合溶液中加入过氧化氢溶液，得到第二混合溶液；第二混合溶液进行水热反应，反应预设时间后，经离心、干燥，在预设温度条件下烧结，得到富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料。

在一些实施例中，乙酰丙酮钒氧和碳酰胺的摩尔比为1:10。

在一些实施例中，过氧化氢溶液质量分数为5～20％。

在一些实施例中，水热反应的反应温度为180～220℃，反应时长为6～10h。

在一些实施例中，在预设温度条件下烧结包括：在还原气氛和预设温度条件下烧结。

在一些实施例中，在预设温度条件下烧结的烧结温度为500～800℃，烧结时长为1～6h。

在一些实施例中，还原气氛包括H₂/Ar混合气体，H₂/Ar混合气体的体积百分比为0～40％。

本发明提供一种利用上述制备方法得到的富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料。

本发明提供一种将上述制备得到的富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料应用在水系锌离子电池正极中的方法，该方法包括：将富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料、导电剂、粘结剂混合均匀，得到混合粉末；在混合粉末中加入N-甲基吡咯烷酮，得到活性物质浆料；将活性物质浆料刮涂在集流体钢网上，干燥后得到电极片，作为水系锌离子电池正极使用。

本发明提供一种富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料的制备方法，利用乙酰丙酮钒氧和碳酰胺发生氧化还原反应，生成富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料。本发明制备过程简单，制备得到的三氧化二钒纳米材料富含钒空穴。

另外，本发明制备的富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料在用于水系锌离子电池正极材料时表现出优异的倍率性能和循环性能，本发明制备的富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料还可应用于超级电容器等能源存储领域。

附图说明

图1为本发明实施例提供的富含钒空穴的三氧化二钒纳米材料的制备方法的流程图；