[发明专利]一种氧化钒微米棒簇及其制备方法和应用

说明书

本发明的目的在于提出一种氧化钒微米棒簇及其制备方法和应用，氧化钒微米棒簇由多根分立的氧化钒微米棒组成。氧化钒微米棒簇的制备方法，包括以下步骤：(1)将五氧化二钒粉末状物质置于金属舟内；(2)在室温的空气环境中给金属舟通电，将金属舟内的五氧化二钒粉末状物质加热至1000‑1300℃，使五氧化二钒粉末状物质熔化成液体氧化钒；(3)切断电源，液体氧化钒在自然的热扩散条件下冷却凝固成为权利要求1或2所述的氧化钒微米棒簇。本发明的制备方法利于进行大规模工业生产。氧化钒微米棒簇当其应用于锂/钠离子电池、气体传感器时，有望表现出优异的电化学性能和非常灵敏的气体传感性能。

技术领域

本发明涉及电子原料技术领域，尤其涉及一种氧化钒微米棒簇及其制备方法和应用。

背景技术

近年来人们对锂/钠离子电池的研究和应用越来越深入，为了提高锂/钠离子电池的性能，选择恰当的电极材料从而提高锂/钠离子电池比容量一直是科学研究和电池应用的热点。目前商用的锂离子电池电极材料如钴酸锂的比容量只有约140mAh/g；锰酸锂的比容量也比较低，约为148mAh/g，且循环稳定性较差；虽然镍酸锂的比容量可以达到150mAh/g，但在镍酸锂的合成过程中，容易发生锂的缺失；磷酸铁锂的理论比容量较高，可以达到170mAh/g，但导电性较差、能量密度低。上述因素长期制约着锂/钠离子电池性能的提升，因而，锂/钠离子电池的应用需求迫切需要研究和开发新型的高性能电极材料。

氧化钒由于具有独特的层状结构，锂/钠离子很容易嵌入其中。Wang等制备了氧化钒中空微米球，测得其作为锂离子电池电极材料时的比容量最高可达447.9mAh/g，且具有良好的循环稳定性(J.Wang,et al,Multi-shelled metal oxides prepared via ananion-adsorption mechanism for lithium-ion batteries,Nature Energy 2016,1,16050)。这一数值大大高于目前商用的锂/钠离子电池电极材料的比容量，因而氧化钒是一种极具潜力的锂/钠离子电池电极材料。但制备这种氧化钒中空微米球所采用的湿法反应过程非常复杂，需时超过40小时，同时还会产生废液需要后处理。因而有必要发展便捷的、绿色无污染的、低值的氧化钒制备方法以便将氧化钒应用于锂/钠离子电池。

氧化钒对多种气体敏感，Yang等制备了氧化钒微米花，其作为感应材料可探测乙醇、丙酮、甲醇、甲醛等诸多气体(X.H.Yang,et al,Synthesis of hierarchicalnanosheet-assembled V₂O₅ microflowers with high sensing properties towardsamines,RSC Advances 2016,6,87649)，证实氧化钒具有优异的气体传感性能。但上述氧化钒微米花采用复杂的水热法制备，需时约30小时，同时还会产生废液需要后处理。因而有必要发展便捷的、绿色无污染的、低值的氧化钒制备方法以便将氧化钒应用于气体传感器。

发明内容

本发明的目的在于提出一种氧化钒微米棒簇及其制备方法和应用，本发明的氧化钒微米棒簇是一种四棱状分立且竖立的空间结构，当其应用于锂/钠离子电池、气体传感器时，有望表现出优异的电化学性能和非常灵敏的气体传感性能。本发明的制备方法利于进行大规模工业生产。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种氧化钒微米棒簇，所述氧化钒微米棒簇由多根分立的氧化钒微米棒组成，所述氧化钒微米棒的长度为50-90微米；

所述氧化钒微米棒呈四棱柱状，所述氧化钒微米棒的横截面边长为0.8-2微米。

进一步的，所述氧化钒微米棒簇由五氧化二钒制备而成。

一种氧化钒微米棒簇的制备方法，包括以下步骤：

(1)将五氧化二钒粉末状物质置于金属舟内；