碳粒子修饰VO2·nH2O纳米带构建的三维多孔纳米花状材料及制备方法

本发明涉及电极材料，特别涉及碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料，属于化学领域。

背景技术：

1、在中国钒资源丰富，在钒资源利用方面具有得天独厚的优势。钒基氧化物具有优异的储锌、储锂以及储钠性能，可以作为正极材料应用于锌离子、锂离子以及钠离子电池中，具有良好的比容量和倍率性能，因此，开发具有高储锌、储锂以及储钠性能的钒基氧化物电极材料具有重要的意义。然而，钒基氧化物电极材料的的倍率性能与充放电稳定性能需要进一步提高，以实现其产业化应用，中国专利申请cn115842123a公开了一种vo2·nh2o纳米片状材料及水系锌离子电池正极材料及制备方法，该技术方案得到的电极材料在大电流充电方面的性能还有待改善，而大电流快速充电恰是未来电池的发展方向。

技术实现思路

1、本发明的目的为了提高钒基氧化物的储能性能，提供一种由碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建而成的三维多孔纳米花状材料及制备方法。该材料作为电极材料用在锌离子电池、锂离子电池或者钠离子电池的正极材料中时，具有良好的储能性能和倍率性能，以及良好的充放电循环稳定性能。

2、为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料，所述的三维多孔纳米花状材料一v2o5、双氧水和1,4-丁炔二醇为原料制得，其中v2o5与30%双氧水溶液的质量比为1:5~1:25，v2o5与1,4-丁炔二醇的质量比为10:1~2:1。

3、进一步的；碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料的厚度在2-10 纳米之间、宽度在20-80纳米之间。

4、进一步的； vo2·nh2o纳米带化学分子式中的n值的范围为0.1-0.9。

5、碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料的制备方法，首先将v2o5溶于双氧水溶液之中，其中v2o5与30%双氧水溶液的质量比为1:5~1:25，经过水浴超声10-30分钟，而后将1,4-丁炔二醇加入到上述红色透明溶液中，v2o5与1,4-丁炔二醇的质量比为10:1~2:1，水浴超声1-20分钟之后，立刻放入反应容器中，在120-200oc的温度下进行水热反应，反应时间在2-16小时之间，最后将水热合成的物质多次水洗后冻干，即为由碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建而成的三维多孔纳米花状材料。

6、本发明的积极有意效果在于：水热合成方法制备的由碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建而成的三维多孔纳米花状材料，以普通常见的v2o5, 双氧水以及1,4-丁炔二醇为原料，通过简单的水热反应方法合成，该方法具有工艺简单、成本低、收率高、易于产业化等优点。以该法合成的由碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建而成的三维多孔纳米花状材料作为锌离子、锂离子电池或者钠离子电池的正极材料，展示出良好的倍率性能，以及良好的大电流充放电循环稳定性能。采用本发明制备的由碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建而成的三维多孔纳米花状材料作为电池的正极材料，可以有效提高锌离子、锂离子电池或者钠离子电池在中、大电流密度下的充放电性能，适宜于快充快放领域应用。

技术特征：

1.碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料，其特征在于：所述的三维多孔纳米花状材料一v2o5、双氧水和1,4-丁炔二醇为原料制得，其中v2o5与30%双氧水溶液的质量比为1:5~1:25，v2o5与1,4-丁炔二醇的质量比为10:1~2:1。

2.根据权利要求1所述的碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料，其特征在于：碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料的厚度在2-10 纳米之间、宽度在20-80纳米之间。

3.根据权利要求1所述的碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料，其特征在于： vo2·nh2o纳米带化学分子式中的n值的范围为0.1-0.9。

4.碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建的三维多孔纳米花状材料的制备方法，其特征在于：首先将v2o5溶于双氧水溶液之中，其中v2o5与30%双氧水溶液的质量比为1:5~1:25，经过水浴超声10-30分钟，而后将1,4-丁炔二醇加入到上述红色透明溶液中，v2o5与1,4-丁炔二醇的质量比为10:1~2:1，水浴超声1-20分钟之后，立刻放入反应容器中，在120-200oc的温度下进行水热反应，反应时间在2-16小时之间，最后将水热合成的物质多次水洗后冻干，即为由碳粒子修饰vo2·nh2o纳米带构建而成的三维多孔纳米花状材料。

技术总结碳粒子修饰VO<subgt;2</subgt;·nH<subgt;2</subgt;O纳米带构建的三维多孔纳米花状材料，所述的三维多孔纳米花状材料一V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;、双氧水和1,4‑丁炔二醇为原料制得，其中V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;与30%双氧水溶液的质量比为1:5~1:25，V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;与1,4‑丁炔二醇的质量比为10:1~2:1。碳粒子修饰VO<subgt;2</subgt;·nH<subgt;2</subgt;O纳米带构建的三维多孔纳米花状材料的厚度在2‑10纳米之间、宽度在20‑80纳米之间。采用本发明制备的由碳粒子修饰VO<subgt;2</subgt;·nH<subgt;2</subgt;O纳米带构建而成的三维多孔纳米花状材料作为电池的正极材料，可以有效提高锌离子、锂离子电池或者钠离子电池在中、大电流密度下的充放电性能，适宜于快充快放领域应用。技术研发人员：武卫明,侯绍刚,王凯,王书红,张长松受保护的技术使用者：安阳工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/25