CN115312747B 一种纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料及其制备方法和应用 （西安交通大学）

StructuralReversibilPerformanceSurface-EnhancStructuralReversibilPerformanceSurface-Enhan一种纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材本发明公开了一种纳米碳材料复合单晶氟合物和还原剂化合物溶解于水中升温搅拌进行到分散液，将分散液与混合液混合得到反应溶21.一种纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，其特征在于包括以下步2)将步骤1)中制备的反应溶液加入水热釜100_250℃进行水热反应0.5h_50h，制备得3)将步骤2)中制备的初始纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠混合液以离心速率为1000_12000r/min进行多次离心或抽滤清洗处理，得到纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠2.根据权利要求1所述的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，其特征3.根据权利要求1所述的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，其特征4.根据权利要求1所述的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，其特征5.根据权利要求1所述的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，其特征6.根据权利要求1所述的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，其特征7.根据权利要求1所述的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，其特征8.一种根据权利要求1_7任一项所述制备方法制得的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒39.一种如权利要求8所述的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料作为正极材料在钠4料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料及其制备方法和应[0007]1)将钒源化合物和还原剂化合物溶解于水中，升温搅拌[0008]2)将步骤1)中制备的反应溶液加入水热釜100_250℃进行水热反应0[0009]3)将步骤2)中制备的初始纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠混合液以离心速率为1000_12000r/min进行多次离心或抽滤清洗处理，得到纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒[0010]4)将步骤3)中的纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体干燥后研磨，再在Ar/5[0018]一种纳米碳材料复合单晶氟磷酸氧钒钠材料作为正极材料在钠离子电池中的应[0021]2)本发明在制备工艺上，6[0034]图13为NVPF_10、NVPF@CNTs_pure_10、NVPF@CNTs_OH_10、NVPF@CNTs_NH2_10、NVPF@CNTs_SO3H_10和NVPF@CNTs_COOH_0.5样品的CNTs_SO3H_10和NVPF@CNTs_COOH_0.5样品在氩气环境下600℃保持2h高温处理后材料的表面，从而提升所得产物纳米碳材料复合单晶氟磷[0043]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纳米管为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的5%7[0045]5)将制备好的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干[0051]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纳米管为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的5%[0053]5)将制备好的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干[0059]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纳米管为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的5%8[0061]5)将制备好的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干[0067]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纳米管为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的5%[0069]5)将制备好的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干[0073]1)按照元素摩尔比例为Na:V:P:F＝3:2:2:3，称取一定质量的V2O5和柠檬酸解在50mL水中，升温至100℃保持400r/min搅拌3h待钒离子还原成绿色，然后加入NaF和(NH4)[0075]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纳米管为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的5%超纯水和两次酒精离心清洗(10000r/min)，得到碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体，记为NVPF@CNTs_COOH_0.[0077]5)将制备好的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干9[0083]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纳米管为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的5%[0085]5)将制备好的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干品二次研磨，研磨后得到的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠材料，记为NVPF@CNTs_COOH_[0089]1)按照元素摩尔比例为Na:V:P:F＝3:2:2:3，称取一定质量的硫酸氧钒和葡萄糖[0091]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纳米管为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的[0093]5)将制备好的碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干[0096]本实施例的纳米碳球(SuperP)复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的制备方法，包括以[0097]1)按照元素摩尔比例为Na:V:P:F＝3:2:2:1，称取一定质量的VCl3和葡萄糖溶解在60mL水中，升温至20℃保持400r/min搅拌3h待钒离子还原成绿色，然后加入NaF和[0099]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按纳米碳球为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的[0101]5)将制备好的纳米碳球复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干[0105]1)按照元素摩尔比例为Na:V:P:F＝3:2:2:1称取一定质量的三氧化二钒、NaF和[0107]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按碳纤维为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的0.1%[0109]5)将制备好的碳纤维复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干燥[0113]1)按照元素摩尔比例为Na:V:P:F＝3:2:2:5称取一定质量的三氧化二钒、NaF和[0115]3)将分散液与步骤1)的混合溶液按石墨烯为混合液中氟磷酸氧钒钠质量的0.1%[0117]5)将制备好的石墨烯复合单晶氟磷酸氧钒钠前驱体通过80℃鼓风干燥12h，干燥[0120]纳米碳材料为分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料，还可以为硝酸基化的[0124]2)将制备好的单晶氟磷酸氧钒钠前驱体进行80℃鼓风干燥12h，干燥后在玛瑙研600℃保持2h的热处理，之后取出样品二次研磨，研磨后得到的单晶氟磷酸氧钒钠复合材600℃保持2h的热处理，之后取出样品二次研磨，研磨后得到的单晶氟磷酸氧钒钠复合材[0129]图1为对比例1制备的NVPF_10对比样的微观SEM图；图2为实施例1制备的NVPF@图4为实施例3制备的NVPF@CNTs_NH2_10样品的微观SEM图，图5为实施例4制备的NVPF@粒生长，从而导致合成的单晶氟磷酸氧钒钠样品比对比样品的单晶颗粒更大，XRD峰强更[0130]图6为实施例5制备的NVPF@CNTs_COOH_0.5观察到羧基化碳纳米管在水热过程中诱导单晶氟磷[0133]图10为实施例9制备的NVPF@CNF_NH2_20样品的微观SEM图，图11位实施例10制备纳米管附着在单晶表面，嵌入在单晶表面和贯穿单晶内部，形成纳米碳材料_单晶复合结NVPF@CNTs_NH2_10和NVPF@CNTs_SO3H_10样品的XRD图谱，可以看出氨基化碳纳米管诱导生例5NVPF@CNTs_COOH_0.5_S的各样品在0.2C倍率下的初始比容量分别为118.8、94.3、[0140]本发明在制备工艺上，选用了水热法进行水热反提高了约50同时电化学性能测试结果表明1C循环800圈后的比容量比对比样也提高了10％_20这说明碳纳米管的加入对碳纳米管复合单晶氟磷酸氧钒钠材料的结晶度提高