阅读说明：本技术 一种v2o3纳米颗粒的制备方法 (V-shaped groove2O3Method for preparing nanoparticles ) 是由 黄剑锋 王羽偲嘉 李嘉胤 曹丽云 胡云飞 罗晓敏 王芳敏 于 2021-01-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种V-2O-3纳米颗粒的制备方法,首先将钒源与硫源溶于无水乙醇中,室温下搅拌均匀后进行溶剂热反应,得到硫化钒前驱体,将产物洗涤干净并冷冻干燥；然后将硫化钒前驱体在管式炉惰性气氛下煅烧,研磨得V-2O-3纳米颗粒。本发明通过溶剂热—煅烧两步法得到,将钒源与硫源充分均匀混合进行溶剂热反应,然后将硫化钒前驱体在管式炉中煅烧得到最终产品。本发明提供的V-2O-3结构为100nm左右的纳米颗粒,结构均匀。本发明合成V-2O-3方法简单,成本低,反应温度低,降低能耗；产品粒径小,纯度高。(The invention discloses a V 2 O 3 Firstly, dissolving a vanadium source and a sulfur source in absolute ethyl alcohol, uniformly stirring at room temperature, carrying out a solvothermal reaction to obtain a vanadium sulfide precursor, washing the product, and freeze-drying; then calcining the vanadium sulfide precursor in a tube furnace under inert atmosphere, and grinding to obtain V 2 O 3 And (3) nanoparticles. The vanadium sulfide is obtained by a solvothermal-calcination two-step method, a vanadium source and a sulfur source are fully and uniformly mixed for solvothermal reaction, and then a vanadium sulfide precursor is calcined in a tubular furnace to obtain a final product. V provided by the invention 2 O 3 The structure is about 100nm of nano particles and is uniform. The invention is concerned withTo form V 2 O 3 The method is simple, the cost is low, the reaction temperature is low, and the energy consumption is reduced; the product has small particle size and high purity.)

一种V2O3纳米颗粒的制备方法

技术领域

本发明属于电池电极材料领域，特别涉及一种V₂O₃纳米颗粒的制备方法。

背景技术

随着智能电网、可再生能源大规模储能体系及电动交通工具时代的真正到来，开发先进的储能系统是非常重要的。锂离子电池(LIBs)因其卓越的能量密度和功率密度、良好的安全性和长寿命而成为首选(Li M,Lu J,Chen Z,et al.30 years of Lithium-Ionbatteries[J].Advanced Materials,2018:1800561.)。众所周知，电极材料对LIBs的性能起着决定性的作用。钒基氧化物，一种地球上充足的和廉价的过渡金属氧化物，以其优异的能量密度和比容量而受到广泛关注。V₂O₃因为其高理论比容量，价格低廉等优点成为锂离子电池优异负极材料候选人之一。然而目前V₂O₃的合成方法较为复杂，主要通过外加还原剂的方法还原高价态钒化合物，但此方法所需还原温度高、能耗高、产品纯度低、不安全等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单的V₂O₃纳米颗粒的制备方法，所制备的V₂O₃纳米颗粒具有高纯度和高结晶度。

为达到上述目的，本发明采用的制备方法如下：

步骤一：首先将钒源与硫源按V：S为1：(6-8.13)的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌均匀后进行溶剂热反应，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉惰性气氛下煅烧，研磨得V₂O₃纳米颗粒。

所述的钒源为偏钒酸钠、氯化钒、乙酰丙酮钒中的一种或多种混合物。

所述的硫源为硫代乙酰胺、硫脲中的一种或多种混合物。

所述的搅拌时间为0.5～4h。

所述的溶剂热反应温度为180～200℃，反应时间为4～16h。

所述的管式炉惰性气氛为氩气或氩氢混合气。

所述的煅烧是自室温以2～10℃/min升温速率升温至500～700℃，保温2～4小时。

对于现有技术，本发明至少有以下有益效果：

(1)本发明采用溶剂热-煅烧两步法，克服了现有生产工艺能耗高，纯度低等缺点，具有工艺简单能耗低，产率高，设备要求低、条件温和等优点，适合大规模生产，降低生产成本。

(2)本发明制备的V₂O₃电极材料纯度、结晶度高。尺寸在100nm左右的颗粒，结构均匀，有益于提高其电化学性能。在锂离子电池负极材料应用过程中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例2制备的V₂O₃的XRD衍射谱图，其中横坐标为2θ角度，纵坐标为强度。

图2为实施例2制备的V₂O₃的SEM图。

图3为实施例3制备的V₂O₃的XRD衍射谱图，其中横坐标为2θ角度，纵坐标为强度。

图4为实施例3制备的V₂O₃的SEM图。

图5为实施例2、3制备的V₂O₃的倍率性能图，其中横坐标为循环圈数，纵坐标为容量(mAh/g)。

具体实施方式

实施例1：

步骤一：首先将偏钒酸钠与硫代乙酰胺按V：S为1：6的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌0.5h，搅拌均匀，于180℃进行溶剂热反应4h，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉中氩气气氛下自室温以2℃/min升温速率升温至500℃，煅烧2小时，研磨得V₂O₃纳米颗粒。

实施例2：

步骤一：首先将偏钒酸钠与硫脲按V：S为1：6的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌2h，于180℃进行溶剂热反应10h，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉中氩氢混合气气氛下自室温以2℃/min升温速率升温至500℃，煅烧2小时，研磨得V₂O₃纳米颗粒。

由图1可以看出衍射峰均指向JCPDS84-0317 PDF卡片，证明合成出纯相的V₂O₃。

由图2可以看出V₂O₃纳米颗粒分散均匀，约为100nm左右的颗粒。

实施例3：

步骤一：首先将氯化钒与半胱氨酸按V：S为1：6的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌2h，于180℃进行溶剂热反应16h，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉中氩氢混合气气氛下自室温以4℃/min升温速率升温至700℃，煅烧2小时，研磨得V₂O₃纳米颗粒。

由图3可以看出衍射峰均指向JCPDS71-0342 PDF卡片，证明合成出纯相的V₂O₃。

由图4可以看出V₂O₃纳米颗粒分散均匀，约为100nm左右的颗粒。

由图5为实施例2与实施例3的V₂O₃纳米颗粒作为锂离子电池负极材料的电化学性能图。从图中可以看出，两个样品均具有良好的倍率性能。其中，实施例2拥有更高的容量，在0.1A/g的电流密度下表现出245mAh/g的容量。

实施例4：

步骤一：首先将乙酰丙酮钒与硫代乙酰胺按V：S为1：6.5的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌4h，于200℃进行溶剂热反应12h，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉中氩氢混合气气氛下自室温以6℃/min升温速率升温至550℃，煅烧3.5小时，研磨得V₂O₃纳米颗粒。

实施例5：

步骤一：首先将偏钒酸钠与硫代乙酰胺、硫脲的混合物按V：S为1：7的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌1h，于195℃进行溶剂热反应6h，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉中氩气气氛下自室温以8℃/min升温速率升温至650℃，煅烧2.5小时，研磨得V₂O₃纳米颗粒。

实施例6：

步骤一：首先将偏钒酸钠、氯化钒的混合物与硫代乙酰胺、硫脲、半胱氨酸的混合物按V：S为1：7.5的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌3h，于185℃进行溶剂热反应14h，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉中氩氢混合气气氛下自室温以10℃/min升温速率升温至550℃，煅烧4小时，研磨得V₂O₃纳米颗粒。

实施例7：

步骤一：首先将偏钒酸钠与硫代乙酰胺按V：S为1：8.13的摩尔比溶于无水乙醇中，室温下搅拌2h，于190℃进行溶剂热反应16h，得到硫化钒前驱体，将产物洗涤干净并冷冻干燥；

步骤二：将硫化钒前驱体在管式炉中氩氢混合气气氛下自室温以10℃/min升温速率升温至700℃，煅烧4小时，研磨得V₂O₃纳米颗粒。