CN109942021B - 一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法 - Google Patents
一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109942021B CN109942021B CN201910124813.4A CN201910124813A CN109942021B CN 109942021 B CN109942021 B CN 109942021B CN 201910124813 A CN201910124813 A CN 201910124813A CN 109942021 B CN109942021 B CN 109942021B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixing
- solution
- microgel
- porosity
- pretreated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，属于催化材料技术领域。本发明先将具有pH刺激型的微凝胶与巴氏芽孢杆菌混合，并加入预处理金属盐和尿素，制得预处理微凝胶，随后将预处理微凝胶与草酸铌溶液混合，制得改性微凝胶，将改性微凝胶恒温煅烧1～3h后，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：6～1：8混合，于室温条件下浸泡60～120min后，过滤，得预处理高孔隙率五氧化二铌，将预处理高孔隙率五氧化二铌于温度为60～80℃的条件下干燥1～2h后，得高孔隙率五氧化二铌，本发明所得的高孔隙率五氧化二铌较大的比表面积，孔隙率较高。
Description
技术领域
本发明公开了一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，属于催化材料技术领域。
背景技术
现代社会对能源的需求日益提高，导致能源危机日益加剧，尽管在不断地研究和开发新能源以解决化石能源面临枯竭的问题，但是如果能量转换和存储技术跟不上时代的脚步。因此，对储能材料的研究同样至关重要。
超级电容器是一种新型绿色储能器件，它兼具传统电容和电池的双重特性，具有快速充放电、功率密度高、循环寿命长、可靠性好和绿色环保等优点，因此备受关注。电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素之一，而制备具有高性能的电极材料也是目前研究的热点和难点。
金属氧化物因其在充放电过程中能发生氧化还原反应而作为超级电容器的电极材料，但作为锂离子电池的电极时，大多数金属氧化物会出现体积过度膨胀的现象，从而导致电池的固体电解质层不稳定和损失电触点等问题出现。五氧化二铌
由于其安全环保、高倍率特性、高循环稳定性、极小的体积膨胀比（小于5%）等特性，被广泛应用于电池的电极材料。
超级电容器有着比电池更高的比功率性能以及更高的循环寿命，得到越来越多人的关注。T-Nb2O5可以作为超级电容器的电极材料。T-Nb2O5不仅有较高的理论容量，约200mAh／g（720C／g），而且有着良好的循环性能和大电流工作性能。Nb2O5在1.2～3.0v之间，能够可逆地嵌入／脱出锂离子，从而实现能量的存储
和释放。通过分析，Nb2O5本身导电性能低，限制了材料本身的性能，尤其是大倍率放电的性能。主要从微结构改造以及与导电性能更好的材料复合这两方面来提高Nb2O5的性能。通过水热法，利用金属铌片制备出宽度约60nm，长度为几微米的Nb2O5纳米带；利用电纺丝技术，制备出宽度约250nm，长度为几微米的Nb2O5纳米纤维。Ostwald熟化是一种重要的改变材料微观形貌的方法。Ostwald熟化过程是在粒子生长过程中，由于稳定性不同，较小的粒子被较大的粒子逐渐消耗的过程。在该过程中，粒径小或者结晶度不高的颗粒会逐渐溶解，而同时粒径更大或者结晶度更高的颗粒将逐渐长大。在水热条件下，利用Ostwald熟化方法，制备出直径约400nm的中空纳米球。利用Ostwald熟化方法，制作出大小约50nm的金属铅纳米晶体,制备出直径约为300nm的Nb2O5中空纳米球。该种薄片结构可以提高Nb2O5超级电容器电极材料的比容量和放电性能。
但Nb2O5的电导率较低，且细化后会导致容量衰减，限制了材料本身的性能。为了改善Nb2O5的电化学性能，目前主要采用以下两种方法：一是与导电性更好的材料复合，如添加导电剂炭黑等，但这种方法会因减少活性物质的比例而降低电极材料的整体能力；二是从微观结构入手合成不同的纳米结构，该方法不仅可以提高Nb2O5的电导率还能解决其容量衰减的问题。
因此本发明旨在提出一种孔隙率更高的五氧化二铌的制备方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的五氧化二铌由于孔隙率较小，导致电导率较低的问题，提供了一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，具体制备步骤为：
（1）将改性葡萄糖溶液与聚烯丙胺盐酸盐溶液按体积比1.0：1.2～1.0：1.4混合，搅拌反应后，得改性葡萄糖混合物，将改性葡萄糖混合物与还原剂按质量比20：1～30：1混合，搅拌反应后，得微凝胶溶液；
（2）将微凝胶溶液与巴氏芽孢杆菌按质量比3：1～5：1混合，并加入微凝胶溶液质量6～10倍的水，微凝胶溶液质量0.3～0.4倍的尿素和微凝胶溶液质量0.1～0.3倍的预处理金属盐，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理微凝胶；
（3）将预处理微凝胶与有机溶剂按质量比1：30～1：40混合，并加入预处理微凝胶质量3～5倍的草酸铌溶液，搅拌混合后，过滤，洗涤，干燥，得改性微凝胶；
（4）将改性微凝胶煅烧，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：6～1：8混合，浸泡，过滤，干燥，得高孔隙率五氧化二铌。
步骤（1）所述改性葡萄糖溶液为将葡萄糖与高碘酸钾按质量比8：1～9：1混合，并加入葡萄糖质量10～18倍的水，搅拌反应后，得预处理葡萄糖混合物，将预处理葡萄糖混合物与氯化钡溶液按质量比1：3～1：5混合，过滤，得滤液，将滤液与硫酸钠溶液按质量比1：4～1：6混合，过滤，去除沉淀，得改性葡萄糖溶液。
步骤（1）所述聚烯丙胺盐酸盐溶液为将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：8～1：10混合，调节pH至9.3～10.0，得聚烯丙胺盐酸盐溶液。
步骤（1）所述还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾中任意一种。
步骤（2）所述预处理金属盐为将金属盐与多巴胺溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理金属盐，所述金属盐为氯化钙或氯化镁中任意一种。
步骤（3）所述有机溶剂为甲醇或丙醇中任意一种。
步骤（4）所述煅烧温度600～700℃。
步骤（4）所述酸溶液为质量分数为10～12%的盐酸或质量分数10～15%的硝酸中任意一种。
步骤（2）所述水中可加入水质量0.1～0.2倍的预处理花生壳粉末，所述预处理花生壳粉末为将花生壳粉末与氢氧化钠溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳粉末。
步骤（3）所述草酸铌溶液中可加入草酸铌质量0.1～0.2倍的分散剂，所述分散剂为羧甲基纤维素钠或分散剂NNO中任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备高孔隙率五氧化二铌时加入微凝胶溶液，首先，微凝胶溶液中的微凝胶具有pH响应性，在产品制备过程中时，可在碱性条件下发生膨胀，从而使微凝胶具有丰富的多孔结构，在与草酸铌溶液混合后，可使草酸铌均匀分布于微凝胶的孔隙结构中，进而在煅烧后，可使产品的孔隙率有效提高，并且，由于微凝胶中的成分可在煅烧过程中被消耗，从而阻止五氧化二铌在煅烧过程中的团聚，进而使产品的孔隙率进一步提高，其次，微凝胶具有较好的球形结构，在与草酸铌混合后，可将草酸铌吸附于微凝胶的孔隙结构中，并且在煅烧后使制得的产品具有较好的球形结构，同时可有效避免产品在煅烧和吸附过程中的团聚，使产品的孔隙率进一步提高；
（2）本发明在制备高孔隙率五氧化二铌时加入巴氏芽孢杆菌和尿素，并在后续处理过程中进行酸浸，一方面，加入的巴氏芽孢杆菌和尿素可在预处理微凝胶制备过程中，在膨胀的微凝胶内部形成碳酸根离子，当加入预处理金属盐后，碳酸根离子可与金属盐中的金属离子在膨胀的多孔微凝胶内部形成碳酸盐沉淀，并在后续处理中在高温和酸浸的处理下被消耗，从而使产品的孔隙率进一步提高，另一方面，加入的巴氏芽孢杆菌和尿素所形成的碳酸盐沉淀可在产品的制备的煅烧过程中分解，并产生气体，减少产品在煅烧过程中的团聚，使产品的孔隙率进一步提高；
（3）本发明在制备高孔隙率五氧化二铌时还可加入预处理花生壳粉末，花生壳粉末在经过处理后具有优异的金属离子吸附性，在加入微凝胶溶液中后，可吸附固定于微凝胶内部，从而保证产生的碳酸盐沉淀大部分进入微凝胶的孔隙中，从而在煅烧过程中可释放足量的气体保证五氧化二铌的分散性，进而使产品的孔隙率进一步提高。
具体实施方式
将葡萄糖与高碘酸钾按质量比8：1～9：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入葡萄糖质量10～18倍的水，向烧瓶中以30～40mL/min的速率通入氮气，于温度为30～60℃，转速为280～350r/min的条件下，搅拌反应10～13h后，得预处理葡萄糖混合物，将预处理葡萄糖混合物与质量分数为12～18%的氯化钡溶液按质量比1：3～1：5混合，于温度为30～40℃，转速为300～360r/min的条件下，搅拌混合30～60min后，过滤，得滤液，将滤液与质量分数为12～18%的硫酸钠溶液按质量比1：4～1：6混合，于温度为30～40℃，转速为300～360r/min的条件下，搅拌混合30～60min后，过滤，去除沉淀，得改性葡萄糖溶液；将改性葡萄糖溶液与聚烯丙胺盐酸盐溶液按体积比1.0：1.2～1.0：1.4混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中以30～60mL/min的速率通入氮气，于温度为30～40℃，转速为500～800r/min的条件下，搅拌反应1～2h后，得改性葡萄糖混合物，将改性葡萄糖混合物与还原剂按质量比20：1～30：1混合，并向改性葡萄糖混合物与还原剂的混合物中以30～50mL/min的速率通入氮气，于温度为40～60℃，转速为300～320r/min的条件下，搅拌反应12～13h后，得微凝胶溶液；将微凝胶溶液与巴氏芽孢杆菌按质量比3：1～5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入微凝胶溶液质量6～10倍的水，微凝胶溶液质量0.3～0.4倍的尿素和微凝胶溶液质量0.1～0.3倍的预处理金属盐，于温度为30～50℃，转速为300～320r/min的条件下，搅拌混合60～90min后，过滤，得预处理微凝胶坯料，将预处理微凝胶坯料于温度为50～80℃的条件下干燥1～2h后，得预处理微凝胶；将预处理微凝胶与有机溶剂按质量比1：30～1：40混合，并向预处理微凝胶与有机溶剂混合物中加入预处理微凝胶质量3～5倍的质量分数为10～18%的草酸铌溶液，于温度为50～80℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合10～15h后，过滤，得改性微凝胶坯料，将改性微凝胶坯料用乙醇洗涤5～8次后，于温度为60℃的条件下干燥1～2h后，得改性微凝胶；将改性微凝胶恒温煅烧1～3h后，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：6～1：8混合，于室温条件下浸泡60～120min后，过滤，得预处理高孔隙率五氧化二铌，将预处理高孔隙率五氧化二铌于温度为60～80℃的条件下干燥1～2h后，得高孔隙率五氧化二铌。所述聚烯丙胺盐酸盐溶液为将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：8～1：10混合，调节pH至9.3～10.0，得聚烯丙胺盐酸盐溶液。所述还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾中任意一种。所述预处理金属盐为将金属盐与多巴胺溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理金属盐，所述金属盐为氯化钙或氯化镁中任意一种。所述有机溶剂为甲醇或丙醇中任意一种。所述煅烧温度600～700℃。所述酸溶液为质量分数为10～12%的盐酸或质量分数10～15%的硝酸中任意一种。所述水中可加入水质量0.1～0.2倍的预处理花生壳粉末，所述预处理花生壳粉末为将花生壳粉末与氢氧化钠溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳粉末。所述草酸铌溶液中可加入草酸铌质量0.1～0.2倍的分散剂，所述分散剂为羧甲基纤维素钠或分散剂NNO中任意一种。
实例1
将葡萄糖与高碘酸钾按质量比9：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入葡萄糖质量18倍的水，向烧瓶中以40mL/min的速率通入氮气，于温度为60℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应13h后，得预处理葡萄糖混合物，将预处理葡萄糖混合物与质量分数为18%的氯化钡溶液按质量比1：5混合，于温度为40℃，转速为360r/min的条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤液，将滤液与质量分数为18%的硫酸钠溶液按质量比1：6混合，于温度为40℃，转速为360r/min的条件下，搅拌混合60min后，过滤，去除沉淀，得改性葡萄糖溶液；将改性葡萄糖溶液与聚烯丙胺盐酸盐溶液按体积比1.0：1.4混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中以60mL/min的速率通入氮气，于温度为40℃，转速为800r/min的条件下，搅拌反应2h后，得改性葡萄糖混合物，将改性葡萄糖混合物与还原剂按质量比30：1混合，并向改性葡萄糖混合物与还原剂的混合物中以50mL/min的速率通入氮气，于温度为60℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应13h后，得微凝胶溶液；将微凝胶溶液与巴氏芽孢杆菌按质量比5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入微凝胶溶液质量10倍的水，微凝胶溶液质量0.4倍的尿素和微凝胶溶液质量0.3倍的预处理金属盐，于温度为50℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合90min后，过滤，得预处理微凝胶坯料，将预处理微凝胶坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，得预处理微凝胶；将预处理微凝胶与有机溶剂按质量比1：40混合，并向预处理微凝胶与有机溶剂混合物中加入预处理微凝胶质量5倍的质量分数为18%的草酸铌溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合15h后，过滤，得改性微凝胶坯料，将改性微凝胶坯料用乙醇洗涤8次后，于温度为60℃的条件下干燥2h后，得改性微凝胶；将改性微凝胶恒温煅烧3h后，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡120min后，过滤，得预处理高孔隙率五氧化二铌，将预处理高孔隙率五氧化二铌于温度为80℃的条件下干燥2h后，得高孔隙率五氧化二铌。所述聚烯丙胺盐酸盐溶液为将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：10混合，调节pH至10.0，得聚烯丙胺盐酸盐溶液。所述还原剂为硼氢化钠。所述预处理金属盐为将金属盐与多巴胺溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理金属盐，所述金属盐为氯化钙。所述有机溶剂为丙醇。所述煅烧温度700℃。所述酸溶液为质量分数为12%的盐酸。所述水中可加入水质量0.2倍的预处理花生壳粉末，所述预处理花生壳粉末为将花生壳粉末与氢氧化钠溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳粉末。所述草酸铌溶液中可加入草酸铌质量0.2倍的分散剂，所述分散剂为羧甲基纤维素钠。
实例2
将葡萄糖与高碘酸钾按质量比9：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入葡萄糖质量18倍的水，向烧瓶中以40mL/min的速率通入氮气，于温度为60℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应13h后，得预处理葡萄糖混合物，将预处理葡萄糖混合物与质量分数为18%的氯化钡溶液按质量比1：5混合，于温度为40℃，转速为360r/min的条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤液，将滤液与质量分数为18%的硫酸钠溶液按质量比1：6混合，于温度为40℃，转速为360r/min的条件下，搅拌混合60min后，过滤，去除沉淀，得改性葡萄糖溶液；将改性葡萄糖溶液与聚烯丙胺盐酸盐溶液按体积比1.0：1.4混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中以60mL/min的速率通入氮气，于温度为40℃，转速为800r/min的条件下，搅拌反应2h后，得改性葡萄糖混合物，将改性葡萄糖混合物与还原剂按质量比30：1混合，并向改性葡萄糖混合物与还原剂的混合物中以50mL/min的速率通入氮气，于温度为60℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应13h后，得微凝胶溶液；将微凝胶溶液与脲酶按质量比5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入微凝胶溶液质量10倍的水，微凝胶溶液质量0.4倍的尿素和微凝胶溶液质量0.3倍的预处理金属盐，于温度为50℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合90min后，过滤，得预处理微凝胶坯料，将预处理微凝胶坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，得预处理微凝胶；将预处理微凝胶与有机溶剂按质量比1：40混合，并向预处理微凝胶与有机溶剂混合物中加入预处理微凝胶质量5倍的质量分数为18%的草酸铌溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合15h后，过滤，得改性微凝胶坯料，将改性微凝胶坯料用乙醇洗涤8次后，于温度为60℃的条件下干燥2h后，得改性微凝胶；将改性微凝胶恒温煅烧3h后，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡120min后，过滤，得预处理高孔隙率五氧化二铌，将预处理高孔隙率五氧化二铌于温度为80℃的条件下干燥2h后，得高孔隙率五氧化二铌。所述聚烯丙胺盐酸盐溶液为将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：10混合，调节pH至10.0，得聚烯丙胺盐酸盐溶液。所述还原剂为硼氢化钠。所述预处理金属盐为将金属盐与多巴胺溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理金属盐，所述金属盐为氯化钙。所述有机溶剂为丙醇。所述煅烧温度700℃。所述酸溶液为质量分数为12%的盐酸。所述水中可加入水质量0.2倍的预处理花生壳粉末，所述预处理花生壳粉末为将花生壳粉末与氢氧化钠溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳粉末。所述草酸铌溶液中可加入草酸铌质量0.2倍的分散剂，所述分散剂为羧甲基纤维素钠。
实例3
将葡萄糖溶液与聚烯丙胺盐酸盐溶液按体积比1.0：1.4混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中以60mL/min的速率通入氮气，于温度为40℃，转速为800r/min的条件下，搅拌反应2h后，得改性葡萄糖混合物，将改性葡萄糖混合物与还原剂按质量比30：1混合，并向改性葡萄糖混合物与还原剂的混合物中以50mL/min的速率通入氮气，于温度为60℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应13h后，得微凝胶溶液；将微凝胶溶液与巴氏芽孢杆菌按质量比5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入微凝胶溶液质量10倍的水，微凝胶溶液质量0.4倍的尿素和微凝胶溶液质量0.3倍的预处理金属盐，于温度为50℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合90min后，过滤，得预处理微凝胶坯料，将预处理微凝胶坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，得预处理微凝胶；将预处理微凝胶与有机溶剂按质量比1：40混合，并向预处理微凝胶与有机溶剂混合物中加入预处理微凝胶质量5倍的质量分数为18%的草酸铌溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合15h后，过滤，得改性微凝胶坯料，将改性微凝胶坯料用乙醇洗涤8次后，于温度为60℃的条件下干燥2h后，得改性微凝胶；将改性微凝胶恒温煅烧3h后，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡120min后，过滤，得预处理高孔隙率五氧化二铌，将预处理高孔隙率五氧化二铌于温度为80℃的条件下干燥2h后，得高孔隙率五氧化二铌。所述聚烯丙胺盐酸盐溶液为将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：10混合，调节pH至10.0，得聚烯丙胺盐酸盐溶液。所述还原剂为硼氢化钠。所述预处理金属盐为将金属盐与多巴胺溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理金属盐，所述金属盐为氯化钙。所述有机溶剂为丙醇。所述有机溶剂为丙醇。所述煅烧温度700℃。所述酸溶液为质量分数为12%的盐酸。所述水中可加入水质量0.2倍的预处理花生壳粉末，所述预处理花生壳粉末为将花生壳粉末与氢氧化钠溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳粉末。所述草酸铌溶液中可加入草酸铌质量0.2倍的分散剂，所述分散剂为羧甲基纤维素钠。
对比例：
将葡萄糖溶液与聚烯丙胺盐酸盐溶液按体积比1.0：1.4混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中以60mL/min的速率通入氮气，于温度为40℃，转速为800r/min的条件下，搅拌反应2h后，得改性葡萄糖混合物，将改性葡萄糖混合物与还原剂按质量比30：1混合，并向改性葡萄糖混合物与还原剂的混合物中以50mL/min的速率通入氮气，于温度为60℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应13h后，得微凝胶溶液；将微凝胶溶液与脲酶按质量比5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入微凝胶溶液质量10倍的水，微凝胶溶液质量0.4倍的尿素和微凝胶溶液质量0.3倍的预处理金属盐，于温度为50℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合90min后，过滤，得预处理微凝胶坯料，将预处理微凝胶坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，得预处理微凝胶；将预处理微凝胶与有机溶剂按质量比1：40混合，并向预处理微凝胶与有机溶剂混合物中加入预处理微凝胶质量5倍的质量分数为18%的草酸铌溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合15h后，过滤，得改性微凝胶坯料，将改性微凝胶坯料用乙醇洗涤8次后，于温度为60℃的条件下干燥2h后，得改性微凝胶；将改性微凝胶恒温煅烧3h后，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡120min后，过滤，得预处理高孔隙率五氧化二铌，将预处理高孔隙率五氧化二铌于温度为80℃的条件下干燥2h后，得高孔隙率五氧化二铌。所述聚烯丙胺盐酸盐溶液为将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：10混合，调节pH至10.0，得聚烯丙胺盐酸盐溶液。所述还原剂为硼氢化钠。所述预处理金属盐为将金属盐与多巴胺溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理金属盐，所述金属盐为氯化钙。所述有机溶剂为丙醇。所述有机溶剂为丙醇。所述煅烧温度700℃。所述酸溶液为质量分数为12%的盐酸。所述水中可加入水质量0.2倍的预处理花生壳粉末，所述预处理花生壳粉末为将花生壳粉末与氢氧化钠溶液按质量比1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳粉末。所述草酸铌溶液中可加入草酸铌质量0.2倍的分散剂，所述分散剂为羧甲基纤维素钠。
将实例1至实例3所得的高孔隙率五氧化二铌及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.孔隙率采用压汞仪（Autopore9500）测量，使用D/ma-rB型旋转阳极靶多晶X射线衍射仪测定纳米粒子的晶体结构和平均粒径大小,根据谢乐的微晶尺度计算公式计算纳米粒子的平均粒径。
2.容量保持率：将实例1至实例3所得的高孔隙率五氧化二铌及对比例产品在100mA/g的电流密度下充放电20次，测试容量保持率。
具体检测结果如表1所示：
表1高孔隙率五氧化二铌具体检测结果
由表1检测结果可知，本发明所得的高孔隙率五氧化二铌较大的比表面积。
Claims (10)
1.一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将改性葡萄糖溶液与聚烯丙胺盐酸盐溶液按体积比1.0：1.2～1.0：1.4混合，搅拌反应后，得改性葡萄糖混合物，将改性葡萄糖混合物与还原剂按质量比20：1～30：1混合，搅拌反应后，得微凝胶溶液；
（2）将微凝胶溶液与巴氏芽孢杆菌按质量比3：1～5：1混合，并加入微凝胶溶液质量6～10倍的水，微凝胶溶液质量0.3～0.4倍的尿素和微凝胶溶液质量0.1～0.3倍的预处理金属盐，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理微凝胶；
（3）将预处理微凝胶与有机溶剂按质量比1：30～1：40混合，并加入预处理微凝胶质量3～5倍的草酸铌溶液，搅拌混合后，过滤，洗涤，干燥，得改性微凝胶；
（4）将改性微凝胶煅烧，得高孔隙率五氧化二铌坯料，将高孔隙率五氧化二铌坯料与酸溶液按质量比1：6～1：8混合，浸泡，过滤，干燥，得高孔隙率五氧化二铌。
2.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述改性葡萄糖溶液为将葡萄糖与高碘酸钾按质量比8：1～9：1混合，并加入葡萄糖质量10～18倍的水，搅拌反应后，得预处理葡萄糖混合物，将预处理葡萄糖混合物与氯化钡溶液按质量比1：3～1：5混合，过滤，得滤液，将滤液与硫酸钠溶液按质量比1：4～1：6混合，过滤，去除沉淀，得改性葡萄糖溶液。
3.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述聚烯丙胺盐酸盐溶液为将聚烯丙胺盐酸盐与水按质量比1：8～1：10混合，调节pH至9.3～10.0，得聚烯丙胺盐酸盐溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾中任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述预处理金属盐为将金属盐与多巴胺溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理金属盐，所述金属盐为氯化钙或氯化镁中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述有机溶剂为甲醇或丙醇中任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述煅烧温度600～700℃。
8.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述酸溶液为质量分数为10～12%的盐酸或质量分数10～15%的硝酸中任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述水中可加入水质量0.1～0.2倍的预处理花生壳粉末，所述预处理花生壳粉末为将花生壳粉末与氢氧化钠溶液按质量比1：8～1：10混合，过滤，洗涤，干燥，得预处理花生壳粉末。
10.根据权利要求1所述的一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述草酸铌溶液中可加入草酸铌质量0.1～0.2倍的分散剂，所述分散剂为羧甲基纤维素钠或分散剂NNO中任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910124813.4A CN109942021B (zh) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | 一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910124813.4A CN109942021B (zh) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | 一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109942021A CN109942021A (zh) | 2019-06-28 |
| CN109942021B true CN109942021B (zh) | 2023-05-05 |
Family
ID=67006864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910124813.4A Active CN109942021B (zh) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | 一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109942021B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108821335A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-11-16 | 佛山市禅城区诺高环保科技有限公司 | 一种高分散纳米二氧化钛的制备方法 |
| CN108840629A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-20 | 佛山陵朝新材料有限公司 | 一种抗裂混凝土的制备方法 |
| CN108840319A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-20 | 佛山皖阳生物科技有限公司 | 一种葡萄糖基多孔碳的制备方法 |
| CN108840718A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-11-20 | 佛山朝鸿新材料科技有限公司 | 一种高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法 |
| CN108862345A (zh) * | 2018-07-28 | 2018-11-23 | 邹峰 | 一种高比表面积介孔氧化铝的制备方法 |
| CN109092246A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-28 | 佛山市禅城区诺高环保科技有限公司 | 一种多孔碳吸附材料的制备方法 |
| CN109336080A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-02-15 | 浙江工业大学 | 一种可调分级多孔泡沫炭材料的制备方法 |
-
2019
- 2019-02-20 CN CN201910124813.4A patent/CN109942021B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108862345A (zh) * | 2018-07-28 | 2018-11-23 | 邹峰 | 一种高比表面积介孔氧化铝的制备方法 |
| CN108840629A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-20 | 佛山陵朝新材料有限公司 | 一种抗裂混凝土的制备方法 |
| CN108840319A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-20 | 佛山皖阳生物科技有限公司 | 一种葡萄糖基多孔碳的制备方法 |
| CN109336080A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-02-15 | 浙江工业大学 | 一种可调分级多孔泡沫炭材料的制备方法 |
| CN108821335A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-11-16 | 佛山市禅城区诺高环保科技有限公司 | 一种高分散纳米二氧化钛的制备方法 |
| CN108840718A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-11-20 | 佛山朝鸿新材料科技有限公司 | 一种高强度氧化铝泡沫陶瓷的制备方法 |
| CN109092246A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-28 | 佛山市禅城区诺高环保科技有限公司 | 一种多孔碳吸附材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109942021A (zh) | 2019-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109037625B (zh) | 一种多级孔碳与硫化钴的复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110467182B (zh) | 一种基于反应模板的多级孔碳基材料及其制备方法和应用 | |
| CN108666540B (zh) | 一种碳包覆二硫化镍材料及其制备方法和作为钠离子电池负极材料应用 | |
| CN111362254A (zh) | 一种氮掺杂碳纳米管负载磷掺杂四氧化三钴复合材料的制备方法及应用 | |
| WO2019075953A1 (zh) | 一种三维花瓣状镍钴硫化物电极材料的制备方法和应用 | |
| CN112186182B (zh) | 一维中空碳包覆硒化铁纳米管复合电极材料及其制备方法 | |
| CN112794324B (zh) | 一种高介孔率木质素多级孔碳材料及其制备方法与应用 | |
| CN108598405B (zh) | 一种三维石墨烯氧化锡碳复合负极材料的制备方法 | |
| CN110707323A (zh) | 一种阴离子扩层碳材料及其制备方法和应用 | |
| Yang et al. | Controllable preparation of hierarchical NiO hollow microspheres with high pseudo-capacitance | |
| CN110571415B (zh) | 一种硅碳负极材料和制备方法 | |
| Li et al. | Construction of a novel three-dimensional porous lead-carbon network for improving the reversibility of deep discharge lead-carbon batteries | |
| CN109671937B (zh) | 一种过渡型金属氧化物/石墨烯复合材料的原位合成方法 | |
| CN113611826B (zh) | 一种硅锡/碳嵌入式多孔复合负极材料及其制备方法 | |
| CN114671427A (zh) | 一种碳纳米片原位负载碳纳米管的复合纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN116344763B (zh) | 一种金属/碳包覆氧化锂复合正极材料及其制备方法以及包含该正极材料的正极片和电池 | |
| Lei et al. | Influence of annealing temperature on microstructure and lithium storage performance of self-templated Cu x Co 3− x O 4 hollow microspheres | |
| CN108448082B (zh) | 电极材料和其花瓣状多孔结构铁基复合氧化物及其制备方法 | |
| CN109942021B (zh) | 一种高孔隙率五氧化二铌的制备方法 | |
| CN108428560B (zh) | 高比表面积煤基氮掺杂活性炭球电极材料及其制备方法 | |
| CN112331842B (zh) | 二氧化钼纳米颗粒/碳组装锯齿状纳米空心球材料及其制备和应用 | |
| CN114649516B (zh) | 一种木质素炭/氧化镍纳米复合材料及其制备方法与应用 | |
| Wang et al. | A novel three-dimensional hierarchical porous lead-carbon composite prepared from corn stover for high-performance lead-carbon batteries | |
| CN111276683B (zh) | 一种富含铝羟基的二氧化硅硫正极及其制备方法 | |
| CN110993950B (zh) | 一种核壳结构正极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20221128 Address after: 421500 zhongmaotang village group, Zhechong village, Pengtang Township, Changning City, Hengyang City, Hunan Province Applicant after: Tan Meiyan Address before: Room 501, 502, Block B, Jianshe Building, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province, 213000 Applicant before: CHANGZHOU RUITAN COMMERCE AND TRADE CO.,LTD. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230410 Address after: Room 1901-b, No. 398, Caoxi North Road, Xuhui District, Shanghai, 200030 Applicant after: Shanghai Juxin Haiju New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 421500 zhongmaotang village group, Zhechong village, Pengtang Township, Changning City, Hengyang City, Hunan Province Applicant before: Tan Meiyan |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |