[发明专利]一种钒酸锰纳米微米材料及其合成方法、应用

说明书

技术领域

    本发明属无机非金属材料领域，具体涉及一种钒酸锰纳米微米材料及其合成方法和应用。

背景技术

    钒酸锰是一种重要的无机材料，根据锰、钒、氧比例的不同，钒酸锰具有多种不同的组成与结构。该类材料由于具有良好的电学、光学及电化学特性，在电学器件、光学器件及锂离子电池方面拥有良好的应用前景。传统的钒酸锰的合成方法主要是高温固相反应，通过高温固相法可以制备出无规则形貌的钒酸锰粉末，该反应过程消耗能很高，而且周期较长，产物通常为块体材料，尺寸较大且不均匀。近年来，随着纳米技术的不断发展，人们发现纳米材料由于其独特的微观结构，在很多领域表现了更加优良的性能，因此各类纳米材料的制备工艺及相关性能的研究已逐渐成为研究热点。目前，关于钒酸锰纳米材料方面的研究，其组成主要包括MnV₂O₆、b-Mn₂V₂O₇、MnV₂O₅等，结构主要有层状、斜方等，专利号为201310074998.5、名称为“一种钒酸锰纳米针状结构及其合成方法”的专利提供了一种组成为MnV₂O₅斜方晶相的针状结构；申请号为201410400470.7、名称为“一种钒酸锰纳米带的制备方法”的专利公开了一种钒酸锰纳米带，其组成为Mn₂V₂O₇。

到目前为止，关于Mn_6.87(OH)₃(VO₄)_3.6(V₂O₇)_0.2 纳米微米材料的研究在国内外还未见报道，然而，对于纳米材料，其组成、形貌及制备方法等都与性能密切相关，对材料的多样化、潜在的功能多样化具有重要意义，可见，开发不同组成、形貌的钒酸锰材料在材料领域急需突破。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种合成工艺简单、性能优良的钒酸锰纳米微米材料及其合成方法和应用，采用一步水热法，使得锰、钒、氧在分子水平上混合，通过调控反应条件制备出具有不同形貌的钒酸锰Mn_6.87(OH)₃(VO₄)_3.6(V₂O₇)_0.2纳米微米材料，并对其在锂电池材料中的应用做了测试，实现了对钒酸锰材料微观结构及形貌的调控，对其应用提供了依据。

本发明采用的技术方案是：一种钒酸锰纳米微米材料，所述钒酸锰纳米微米材料的组成为Mn_6.87(OH)₃(VO₄)_3.6(V₂O₇)_0.2，形貌为纳米颗粒、微米棒或微米管。

本发明还提供了合成上述钒酸锰纳米微米材料的方法，所述方法包括以下步骤：

将正钒酸钠和锰盐按V：Mn=1-3：1的摩尔比配制成混合溶液；

调节混合溶液pH为7-8，搅拌10min后转入反应釜，160-260°C反应1-24h，得粗产品的溶液；

将所得粗产品的溶液冷却至室温，洗涤、干燥，得钒酸锰Mn_6.87(OH)₃(VO₄)_3.6(V₂O₇)_0.2纳米微米材料。

本发明还将所合成的钒酸锰Mn_6.87(OH)₃(VO₄)_3.6(V₂O₇)_0.2纳米微米材料作为负极材料应用于锂离子电池中。