[发明专利]一种球形钒酸锌的制备方法

说明书

本发明公开了一种球形钒酸锌的制备方法，包括以下步骤：（1）制备含碳氧化物的水溶液；（2）含碳氧化物的水溶液加热至160‑200℃水热反应4‑10h，冷却至室温，洗涤并过滤，干燥后得碳球模板；（3）碳球模板吸附锌和钒离子后，获得前驱体；（4）前驱体退火后得球形钒酸锌。本发明中水热碳球作为模板，无毒无害，且制备的样品形貌规则，具有较大的比表面积，在气敏传感器、光催化等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，特别涉及一种球形钒酸锌的制备方法。

背景技术

近年来，具有一定形貌的纳米材料越来越受到关注。其应用范围十分广泛，涵盖诸多领域。研究表明，材料在不同的形貌下的性能表现具有一定差异，球形形貌的纳米材料具有相对较大的比表面积，较多的活性位点，在各领域的应用中都表现出卓越的性能。

由于钒元素的多种价态、宽的工作电位窗口和独特的晶体结构，金属钒酸盐表现出优异的电化学性能，锌是在日常生活和工业生产中十分常见的元素，且价格低廉，并且锌钒可以形成多种不同的氧化物，如ZnV₂O₄、ZnV₂O₆、Zn₂V₂O₇等，且具备十分优秀的性能。在这其中Zn₂V₂O₇在锂离子电池电极等方面表现出优异性能，是一种应用前景很好的材料。

目前合成Zn₂V₂O₇的方法大多较为复杂，通过水热反应合成该材料的方法通常都选用偏钒酸铵作为原料，如CN108172815A，但由于该物质难溶于常见溶剂，且有毒性，给制备增加了难度以及危险性，且CN108172815A的制备方法反应时间较长，产品最终形貌难以精确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球形钒酸锌的制备方法，简单易行，原料安全，合成时间短，、该材料在气敏、光催化等多个领域都可以应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种球形钒酸锌的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备含碳氧化物的水溶液；

（2）含碳氧化物的水溶液加热至160-200℃水热反应4-10h，冷却至室温，洗涤并过滤，干燥后得碳球模板；

（3）碳球模板吸附锌和钒离子后，获得前驱体；

（4）前驱体退火后得球形钒酸锌。

本发明开发了一种新的合成球形钒酸锌（Zn₂V₂O₇）的方法，本发明采用了室温下就易溶于溶剂的VCl₃作为原料，降低了合成的难度，缩短了反应时间，大大提升了材料的制备速度，提升了合成效率。

另外，传统方法制备的球形Zn₂V₂O₇材料通常采用无模板法，本发明采用水热法制备碳质微球作为模板，不仅清洁无污染，并且可以精确控制样品的形貌尺寸及均匀性，利用退火的方式去除模板，可以使碳球模板燃烧成二氧化碳和水，可以有效将模板完全去除，获得高纯度球形Zn₂V₂O₇材料。

作为优选，步骤（1）具体为：在20-50 ℃的环境下，首先取20-80 ml去离子水置于烧杯中备用，再将2-20 g含碳氧化物加入去离子水中，搅拌混匀，且在搅拌过程中，加入碱性物质，使溶液的pH值达到8-12。

作为优选，所述含碳氧化物选自葡萄糖、蔗糖、木糖中的一种或几种。

作为优选，所述碱性物质选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。