[发明专利]一种豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜及其制备方法

说明书

本发明具体涉及一种豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜及其制备方法。该方法包括以下步骤：1)制备七氧化三钒纳米线；2)取上述均匀分散液40 ml，然后加入50～500mg葡萄糖，搅拌10 min，混合均匀，最后将混合均匀的上述溶液倒入水热釜中，将烘箱温度升至180℃，将水热釜放入烘箱保温0.5～5h，水清洗水热后样品，真空抽滤成膜，置于干燥箱中干燥得到碳包覆七氧化三钒纳米线薄膜；3)将干燥成型的样品膜置于管式炉热处理，氩气条件下400～1000℃保温3h，随炉自然冷却至室温，获得豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜。本发明的制备工艺可靠，能耗低，产率高，所制备的碳包覆三氧化二钒纳米线分布均匀，豆荚结构明显，长度可控，适用于电化学领域。

技术领域

本发明属于纳米复合结构技术领域。具体涉及一种豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，化石原料的过度消耗带来了前所未有的能源危机以及环境问题。因此人们正努力开发各种新能源和能源存储装置，其中纳米材料表现出巨大的应用前景，受到广大研究者广泛关注。理论和实验研究结果表明，相对于普通粉体材料来说，纳米材料表现出更为优异的性能。特别是一维纳米材料(如纳米线、纳米管、纳米带等)具有一维的电子传输通道，从而相比于普通粉体材料来说，表现出更加优异的光电化学性能。V₂O₃由于具备较高的比容量、资源丰富以及制备方法简单易得等优点，被广泛的应用于超级电容器、锂离子电池材料等领域。而在锂离子电池和超级电容器等领域中，由于V₂O₃导电性不好，而且在充放电过程中产生较大的体积膨胀容易导致其结构破坏，使得容量急剧衰减，从而限制了其进一步应用。

另外，柔性电子设备的兴起，引起了人们对柔性储能器件的兴趣，柔性电极是柔性储能器件的关键因素。由于纯三氧化二钒很难得到长纳米线，难以形成柔性的电极膜。

发明内容

本发明旨在克服现有的技术缺陷和成果限制，目的是提供一种方法简单和工艺可靠的豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄及其制备方法，用该方法制备的豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜无模板，且尺寸均匀，豆荚结构明显，产率高等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)制备七氧化三钒纳米线，取50mg样品加入水，搅拌，得到七氧化三钒超长纳米线分散液；2)取上述均匀分散液40ml，然后加入50～500mg葡萄糖，搅拌，混合均匀，最后将混合均匀的上述溶液倒入水热釜中，将烘箱温度升至180℃，将水热釜放入烘箱保温0.5～5h，水清洗水热后样品，真空抽滤成膜，置于干燥箱中干燥得到碳包覆七氧化三钒纳米线薄膜；3)将干燥成型的样品膜置于管式炉热处理，氩气条件下400～1000℃保温3h，随炉自然冷却至室温，获得豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜。

上述方案中，所述步骤1)中七氧化三钒纳米线的制备方法具体为：取五氧化二钒黄色粉末0.524g加入水，超声，充分混合均匀形成黄色溶液，然后加入0.1443g二水合草酸白色粉末，搅拌之后，将溶液倒入水热釜中，在烘箱中210℃条件水热72h，最后清洗并干燥所获得的七氧化三钒纳米线。

上述方案中，所述步骤1)中搅拌器的转速为600r/min，搅拌时间为1h。

上述方案中，所述步骤2)置于干燥箱中的干燥温度为60℃，干燥时间为12h以上。

所述的豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜的制备方法所制备得到的豆荚结构碳包覆三氧化二钒纳米线薄膜。