CN108483494B - 一种纳米薄片状BiOI及用作电极材料的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米薄片状BiOI及用作电极材料的用途，该纳米薄片状BiOI通过如下方法制备而成：首先，取硝酸铋和碘化钾加入乙二醇中，搅拌0.5～1.5h，每20mL乙二醇添加1.2～1.4mmol硝酸铋和7.5～8.5mmol碘化钾；然后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，160‑180℃恒温反应5.5‑6.5h；最后，取出冷却，离心、洗涤、干燥即得纳米薄片状BiOI。本发明提供的纳米薄片状BiOI在31.25mA/g的电流密度下，有着3991mF/g的比电容，比电容高，可用作电极材料。

Description

一种纳米薄片状BiOI及用作电极材料的用途
技术领域
本发明属于化学领域，涉及一种纳米薄片状BiOI及用作电极材料的用途。
背景技术
21世纪，大规模储电是当今新能源技术发展的关键问题之一。无论是可再生新能源(如光电与风电)的高效利用，还是基于电动车辆的未来清洁交通，均需要廉价高效的大规模储电作为技术支持。在现有的规模储能方式中，二次电池技术以其简单高效的特点受到广泛的关注，成为近年来应用发展的主流方向。然而，现有的二次电池体系几乎都难于满足大规模储电的应用要求。传统的铅酸、镉镍电池含有大量有害的重金属元素，大规模应用会污染环境；镍氢、全钒液流电池采用了昂贵的稀有金属，资源与价格上难于满足大规模储电的成本要求。虽然先进的锂离子电池被认为是储能技术的理想体系，但是地球上锂的资源储量能否支持大规模储能应用，仍是备受争议的问题。原则上，适合于大规模储电应用的二次电池体系必须具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，从资源和环境等方面考虑，钠离子电池作为储能应用具有很大的优势，近年来再次引起研究人员广泛的兴趣。由于铋元素是一种无毒绿色金属，近年来在电极材料制备上，人们对其关注日益增多。其中BiOI由于其独特的层状结构，可作为电池材料并引起关注。
目前，还没有人报道过BiOI作为电极材料的电化学性能。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米薄片状BiOI及用作电极材料用途。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种纳米薄片状BiOI，通过如下方法制备而成：首先，取硝酸铋和碘化钾加入乙二醇中，搅拌0.5～1.5h，每20mL乙二醇添加1.2～1.4mmol硝酸铋和7.5～8.5mmol碘化钾；然后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，160-180℃恒温反应5.5-6.5h；最后，取出冷却，离心、洗涤、干燥即得纳米薄片状BiOI。
优选地，所述硝酸铋为五水硝酸铋，20mL乙二醇添加1.3mmol的五水硝酸铋。
优选地，20mL乙二醇添加8mmol碘化钾。
优选地，硝酸铋和碘化钾加入乙二醇后搅拌1h。
优选地，将溶液于170℃恒温水热反应6h。
上述纳米薄片状BiOI用作电极材料的用途。
本发明的优点：
本发明提供了一种纳米薄片状BiOI，该纳米薄片状BiOI在31.25mA/g的电流密度下，有着3991mF/g的比电容，比电容高，可以用作电极材料。
附图说明
图1为制备的BiOI的扫面电子显微镜(SEM)图，由图1可见该方法制备的BiOI是较为规则的纳米薄片状结构。
图2为制备的BiOI的X射线衍射(XRD)图，由图2可以看出该方法制备的BiOI为纯BiOI晶体，标准卡为JCPDS:73-2062。
图3为充放电曲线及其比电容变化趋势，由图3可以看出制备的BiOI电极材料具有稳定的的充放电曲线及较高的比电容，该纳米薄片状BiOI在31.25mA/g的电流密度下，有着3991mF/g的比电容。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。
实施例1：纳米薄片状BiOI
一种纳米薄片状BiOI，通过如下方法制备而成：首先，取硝酸铋和碘化钾加入乙二醇中，搅拌1h，每20mL乙二醇添加1.3mmol硝酸铋和8mmol碘化钾；然后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，170℃恒温反应6h；最后，取出冷却，离心、洗涤、干燥即得纳米薄片状BiOI。
图1为制备的BiOI的扫面电子显微镜(SEM)图，由图1可见该方法制备的BiOI是较为规则的纳米薄片状结构。
图2为制备的BiOI的X射线衍射(XRD)图，由图2可以看出该方法制备的BiOI为纯BiOI晶体，标准卡为JCPDS:73-2062。
实施例2：纳米薄片状BiOI
一种纳米薄片状BiOI，通过如下方法制备而成：首先，取硝酸铋和碘化钾加入乙二醇中，搅拌0.5h，每20mL乙二醇添加1.2mmol硝酸铋和7.5mmol碘化钾；然后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，160℃恒温反应6.5h；最后，取出冷却，离心、洗涤、干燥即得纳米薄片状BiOI。该实施例制备的BiOI与实施例1所得BiOI形貌一致。
实施例3：纳米薄片状BiOI
一种纳米薄片状BiOI，通过如下方法制备而成：首先，取硝酸铋和碘化钾加入乙二醇中，搅拌1.5h，每20mL乙二醇添加1.4mmol硝酸铋和8.5mmol碘化钾；然后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，180℃恒温反应5.5h；最后，取出冷却，离心、洗涤、干燥即得纳米薄片状BiOI。该实施例制备的BiOI与实施例1所得BiOI形貌一致。
测试实例：
测试过程如下：
按照质量比8：1：1的将实施例1制备的BiOI与乙炔黑和聚偏氟乙烯混合，研磨30分钟，再加入1-甲基-2-吡咯烷酮，涂在碳布上，风干24小时，制得电极。
将工作电极在0.5mol/L的Na2SO4溶液中浸泡，用铂丝作为正极，Hg/HgO作为参比电极，在0-0.7V的电压下测量充放电曲线，并根据公式：
Csp＝I·t/(ΔV·m) (1)
计算不同电流密度下的比电容，其中I为电流大小，t为放电时间，△V为电压差，m为碳布上的BiOI、乙炔黑和偏二氟乙烯总质量。
图3为所得充放电曲线及其比电容变化趋势。由图3可以看出制备的BiOI电极材料具有稳定的的充放电曲线及较高的比电容。该纳米薄片状BiOI在31.25mA/g的电流密度下，有着3991mF/g的比电容。
综上，本发明提供了一种纳米薄片状BiOI，该纳米薄片状BiOI在31.25mA/g的电流密度下，有着3991mF/g的比电容，比电容高，可以用作电极材料。
上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容，但本领域技术人员应当知道，不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。

Claims (1)

1.一种纳米薄片状BiOI用作电极材料的用途，所述纳米薄片状BiOI制备方法如下：首先，取硝酸铋和碘化钾加入乙二醇中，搅拌1h，每20mL乙二醇添加1.3mmol硝酸铋和8mmol碘化钾；然后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中进行水热反应，170℃恒温反应6h；最后，取出冷却，离心、洗涤、干燥即得纳米薄片状BiOI；
电极制备：按照质量比8：1：1将上述制备的BiOI与乙炔黑和聚偏氟乙烯混合，研磨30分钟，再加入1-甲基-2-吡咯烷酮，涂在碳布上，风干24小时，制得电极；
测试时，将电极在0.5mol/L的Na2SO4溶液中浸泡，用铂丝作为正极，Hg/HgO作为参比电极，在0-0.7V的电压下测量充放电曲线，并根据公式：
Csp＝I·t/(ΔV·m) (1)
可得该纳米薄片状BiOI在31.25mA/g的电流密度下，达到3991mF/g的比电容。
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