半中空双连续H₂V₃O₈/石墨烯管中线结构同轴纳米线材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及半中空双连续H₂V₃O₈/石墨烯管中线结构同轴纳米线材料及其制备方法，由石墨烯自卷曲包覆H₂V₃O₈纳米线形成，石墨烯自卷曲形成的石墨烯卷与H₂V₃O₈纳米线之间存在间隙，其中H₂V₃O₈纳米线直径为20-80nm。该纳米材料可作为锂离子电池正极活性材料。本发明具有工艺简单、成本低等优点，由电极材料组装的电池具有循环稳定性好、在大电流下电化学性能优异等特点。

主权项

半中空双连续H₂V₃O₈/石墨烯管中线结构同轴纳米线，由石墨烯自卷曲包覆H₂V₃O₈纳米线形成，其直径为100‑500nm，石墨烯自卷曲形成的石墨烯卷与H₂V₃O₈纳米线之间存在间隙，其中H₂V₃O₈纳米线直径为20‑80nm，采用下述方法制得，包括有以下步骤：1)取1.1～1.5mmol的V₂O₅溶胶置于烧杯中，以苯胺/V₂O₅溶胶摩尔比为0.03:1的比例向V₂O₅溶胶中加入0.5mol/L的苯胺溶液，搅拌均匀；2)向步骤1)所得溶液中加入石墨烯分散液，并加入去离子水至溶液总体积为60ml，搅拌30分钟；3)将步骤2)所得的溶液超声20分钟，以获得均一溶液；4)将步骤3)所得的均一溶液转移至100ml反应釜中，放入恒温箱进行水热反应，反应结束后，由反应釜中取出，自然冷却到室温；5)用无水乙醇反复洗涤步骤4)所得产物，烘干即得到半中空双连续H₂V₃O₈/石墨烯管中线结构同轴纳米线；步骤2)所述的石墨烯分散液的制备方法包括有以下步骤：a)量取1g石墨粉与23ml浓硫酸加入到250ml锥形瓶中，在室温下使用磁力搅拌器温和搅拌24小时；b)打开恒温水浴锅，调节水浴锅温度为40℃，待温度稳定后，将锥形瓶放入水浴锅中，搅拌5分钟，量取100mg NaNO₃加入到步骤a)所得分散液中，搅拌5分钟，随后量取500mg KMnO₄粉末，缓慢加入至锥形瓶中，并保持分散液温度在45℃以下，搅拌30分钟；c)向步骤b)所得分散液中，分三次加入去离子水，前两次均加入3ml去离子水，每次加入去离子水后搅拌5分钟，第三次加入40ml去离子水，搅拌15分钟；d)将锥形瓶移出水浴锅，将140ml去离子水及10ml质量百分比浓度30％H₂O₂混合均匀后，倒入锥形瓶中，搅拌5分钟以终止氧化反应；e)将步骤d)所得悬浮液使用质量百分比浓度5％HCl溶液洗涤至无SO₄^2‑存在，上层清液使用BaCl₂溶液检测后，使用去离子水洗涤至中性，分散在100ml去离子水中，超声60分钟；f)将步骤e)所得分散液5000转/分离心，时间为5分钟，反复取上层清液，直至离心后底部无沉淀为止，即可获得均一的石墨烯分散液，浓度为1mg/ml。