不锈钢上原位生长的富氧缺陷Cr0.11V2O5.16纳米带及其制备方法和应用

本发明涉及电极材料，具体涉及一种不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着电子产品需求的不断增长、电动汽车的稳步发展以及人们对储能装置的安全性和环境友好性提出越来越高的要求，水系电池将在未来电池市场中展现出巨大潜力。在众多水系电池体系中，水系锌离子电池(azibs)由于其高理论容量(820mah/g)、高的安全性和低的成本而被认为是一种很有前途的储能技术。然而，azibs的性能受到正极材料的强烈影响。因此，制备性能优异的正极材料是推动azibs进一步发展的重要因素。目前，锰基、钒基和普鲁士蓝类似物已被作为水系锌离子电池正极材料研究。其中，钒基材料由于具有成本低、易合成、价态丰富、晶体结构多样化、理论比容量高等诸多优点而受到广泛关注。

2、然而，由于钒氧化物与zn2+之间强烈的静电斥力，zn2+在基质中扩散缓慢，不易逃逸，导致反应动力学缓慢，反应不可逆等缺点。研究人员发现，少量的插层离子对改善反应动力学至关重要。因此，离子插层的钒氧化合物包括zn0.36v2o5·nh2o、mg0.2v2o5·nh2o、ca0.24v2o5、和(na,mn)v8o20·nh2o等都表现出更大的层间距、更快的反应动力学和更稳定的结构，从而改善了电化学性能。虽然钒基化合物的研究取得了很大进展，但仍不能满足实际需要。迫切需要找到进一步提高电化学性能的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带及其制备方法和应用，提升cr0.11v2o5.16纳米材料的电化学性能，推动在水系锌离子电池正极材料中的应用。

2、为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

3、本发明公开了一种不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将nh4vo3和草酸水溶液与硝酸铬水溶液混合，然后将不锈钢放入该混合液中，进行高温水热反应，得到不锈钢上原位生长的cr0.11v2o5.16前驱体；

5、(2)将步骤(1)中所得的不锈钢上原位生长的cr0.11v2o5.16前驱体在空气气氛中煅烧，得到不锈钢上原位生长的cr0.11v2o5.16纳米带；

6、(3)将步骤(2)所得的不锈钢上原位生长的cr0.11v2o5.16纳米带真空煅烧，得到不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带。

7、作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，水热温度为120-200℃，反应时间为5-48h。

8、作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，煅烧温度为300-900℃，反应时间为1-5h，煅烧时升温速率为1-10℃/min。

9、作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，煅烧温度为200-800℃，反应时间为0.1-5h，煅烧时升温速率为1-10℃/min。

10、本发明还公开了一种不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带，由上述不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带的制备方法制备。

11、本发明还公开了上述不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带在水系锌离子电池正极材料中的应用。

12、本发明还公开了上述不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带在储能电极材料中的应用。

13、本发明的有益效果：

14、1、本发明采用不锈钢为基底，原位生长富氧缺陷的cr0.11v2o5.16纳米带，抑制了在电化学反应过程中活性材料的团聚与脱落导致的失活问题；

15、2、本发明采用真空煅烧工艺引入了适量的氧缺陷，通过控制煅烧时间优化了电子结构，使cr0.11v2o5.16的电子结构具有较高的载流子浓度和较快的离子迁移速率，表现出较高的比容量、优异的倍率性能和良好的循环稳定性，在水系锌离子电池以及其他储能领域中具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，水热温度为120-200℃，反应时间为5-48h。

3.根据权利要求1所述的不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，煅烧温度为300-900℃，反应时间为1-5h，煅烧时升温速率为1-10℃/min。

4.根据权利要求1所述的不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，煅烧温度为200-800℃，反应时间为0.1-5h，煅烧时升温速率为1-10℃/min。

5.一种不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带，其特征在于：由权利要求1至4任意一项所述的不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带的制备方法制备。

6.权利要求5所述的不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带在水系锌离子电池正极材料中的应用。

7.权利要求5所述的不锈钢上原位生长的富氧缺陷cr0.11v2o5.16纳米带在储能电极材料中的应用。

技术总结本发明公开了一种不锈钢上原位生长的富氧缺陷Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;纳米带及其制备方法和应用。所述不锈钢上原位生长的富氧缺陷Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;纳米带的制备方法包括以下步骤：(1)将NH<subgt;4</subgt;VO<subgt;3</subgt;和草酸水溶液与硝酸铬水溶液混合，然后将不锈钢放入该混合液中，进行高温水热反应，得到不锈钢上原位生长的Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;前驱体；(2)将不锈钢上原位生长的Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;前驱体在空气气氛中煅烧，得到不锈钢上原位生长的Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;纳米带；(3)将不锈钢上原位生长的Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;纳米带真空煅烧，得到不锈钢上原位生长的富氧缺陷Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;纳米带。本发明采用不锈钢为基底，原位生长富氧缺陷的Cr<subgt;0.11</subgt;V<subgt;2</subgt;O<subgt;5.16</subgt;纳米带，引入了适量的氧缺陷，优化了电子结构，表现出较高的比容量、优异的倍率性能和良好的循环稳定性。技术研发人员：拜有存,张恒,李长明受保护的技术使用者：苏州科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27