CN103130276A - 一种钒酸镉纳米棒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒酸镉纳米棒的制备方法,属于纳米材料制备技术领域。其制备方法是以乙酸镉、钒酸钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,水为溶剂,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置于反应容器内并密封,于温度100-200℃、保温2-24h,所述乙酸镉与钒酸钠的量不大于水重量的10%,PVP的量不大于水重量的10%。本发明制备温度低、制备过程简单,无后处理工序及成本低,所得钒酸镉纳米棒纯度高,结晶程度高,易于实现工业化生产。
Description
技术领域:
本发明属于纳米材料制备技术领域,具体涉及一种钒酸镉纳米棒的制备方法。
背景技术:
钒酸盐作为重要的三元氧化物,具有良好的光学及电化学特性,在光学器件及锂离子电池方面具有很好的应用前景,引起了人们的广泛研究兴趣。钒酸镉作为重要的三元钒酸盐,具有脱锂/嵌锂晶体结构,能量密度及理论比容量高等特点,可以作为锂离子电池的阴极材料,引起了人们的广泛关注。目前可以采用高温固相法制备出粒径数十到数百微米、形态无规则的钒酸镉颗粒。
与传统块状材料相比,一维纳米材料具有独特的微观结构,粒径小、长径比大,比表面积大,良好的电子输运特性,可增大活性物质与电极间的接触面积,减少电池内阻并提高质子的扩散性能,可以有效提高材料的电化学性能。因此,可控合成钒酸镉一维纳米材料,例如钒酸镉纳米棒,可以提高钒酸镉的电化学特性,引起了人们的研究兴趣。钒酸镉纳米棒可望成为纳米领域具有应用潜力的新材料,在锂离子电池领域具有良好的发展前景。然而,到目前为止还没有关于钒酸镉纳米棒的报道。
发明内容:
本发明的目的是提供一种钒酸镉纳米棒的制备方法。
本发明所提供的钒酸镉纳米棒的制备方法,是采用乙酸镉、钒酸钠作为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,在密闭容器内加热保温一段时间制备出钒酸镉纳米棒,制备方法具体如下:
以乙酸镉、钒酸钠为原料,PVP为表面活性剂,水为溶剂,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置于反应容器内并密封,于温度100-200℃、保温2-24h,所述乙酸镉与钒酸钠的量不大于水重量的10%,PVP的量不大于水重量的10%。最终可得到白色絮状产物,即为钒酸镉纳米棒。
本发明所述乙酸镉与钒酸钠占水重量的7%,PVP占水重量的6%。
本发明所述乙酸镉与钒酸钠占水重量的4%,PVP占水重量的4%。
本发明较佳的制备条件为温度160-200℃、保温12-18h。
钒酸镉纳米棒直径小、比表面积大,增加了活性物质与钒酸镉纳米棒电极间的接触,减少了电池内阻,可以显著提高电子及离子的扩散性能,提高钒酸镉的电化学性能,适合作为锂离子电池的阴极材料,在锂离子电池及其他电化学器件方面具有良好的应用前景。因此,可以预计钒酸镉纳米棒在各种电化学器件方面具有良好的应用潜力。本发明采用的是乙酸镉、钒酸钠、水、PVP等原料以及化学反应过程,原料及制备过程对环境无污染,符合环保要求的工业发展方向。本发明采用上述化学方法,制备温度低,制备过程简单,无需后处理工序及成本低,所得钒酸镉纳米棒纯度高,结晶程度高,易于实现工业化生产,为钒酸镉纳米棒的实际应用提供了条件。
附图说明:
图1为本发明制备的钒酸镉纳米棒的扫描电子显微镜(SEM)图像。
从图中可以看出所得产物为纳米棒状结构,无其他纳米结构混杂于一起。所得钒酸镉纳米棒的尺寸较均匀,长度约2μm,直径约70nm。
图2为本发明制备的钒酸镉纳米棒的X-射线衍射(XRD)图谱。
根据JCPDS PDF卡片(JCPDS卡,PDF38-0250),可以检索出所得钒酸镉纳米棒由CdV2O7晶相构成,为单斜结构。
图3为本发明制备的钒酸镉纳米棒的透射电子显微镜(TEM)图像。
从图中可以看出所得产物为纳米棒,表面光滑,直径约70nm,纳米棒的头部为平面结构。
图4为本发明制备的钒酸镉纳米棒的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像。
从图中可以看出所得钒酸镉纳米棒具有规则的晶格条纹,说明此种纳米棒由良好的单晶构成。
具体实施方式:
实施例1:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的10%,PVP占水溶剂重量的8%。然后在温度200℃下保温24h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
实施例2:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的7%,PVP占水溶剂重量的6%。然后在温度200℃下保温12h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
实施例3:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的7%,PVP占水溶剂重量的4%。然后在温度180℃下保温12h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
实施例4:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的4%,PVP占水溶剂重量的4%。然后在温度180℃下保温24h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
实施例5:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的10%,PVP占水溶剂重量的4%。然后在温度120℃下保温24h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
实施例6:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的10%,PVP占水溶剂重量的5%。然后在温度150℃下保温24h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
实施例7:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的5%,PVP占水溶剂重量的5%。然后在温度160℃下保温6h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
实施例8:将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置入反应容器内并密封,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,乙酸镉、钒酸钠占水溶剂重量的3%,PVP占水溶剂重量的2%。然后在温度180℃下保温6h,最终得到了长度约2μm、直径约70nm的钒酸镉纳米棒绒状白色产物。
Claims (4)
1.一种钒酸镉纳米棒的制备方法,其特征在于该制备方法如下:
以乙酸镉、钒酸钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,水为溶剂,其中乙酸镉与钒酸钠的摩尔比为1∶1,将乙酸镉、钒酸钠、PVP与水均匀混合后置于反应容器内并密封,于温度100-200℃、保温2-24h,所述乙酸镉与钒酸钠的量不大于水重量的10%,PVP的量不大于水重量的10%。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:乙酸镉与钒酸钠占水重量的7%,PVP占水重量的6%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:乙酸镉与钒酸钠占水重量的4%,PVP占水重量的4%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述温度160-200℃、保温12-18h。
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