CN109704405A - 一种空心花球状二硫化钒的制备方法 - Google Patents

一种空心花球状二硫化钒的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109704405A
CN109704405A CN201910150096.2A CN201910150096A CN109704405A CN 109704405 A CN109704405 A CN 109704405A CN 201910150096 A CN201910150096 A CN 201910150096A CN 109704405 A CN109704405 A CN 109704405A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vanadium disulfide
flower ball
hollow flower
preparation
shaped vanadium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910150096.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109704405B (zh
Inventor
何学侠
齐海梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi Normal University
Original Assignee
Shaanxi Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi Normal University filed Critical Shaanxi Normal University
Priority to CN201910150096.2A priority Critical patent/CN109704405B/zh
Publication of CN109704405A publication Critical patent/CN109704405A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109704405B publication Critical patent/CN109704405B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种空心花球状二硫化钒的制备方法，该方法以乙二醇为溶剂，以偏钒酸铵为钒源、硫代乙酰胺为硫源，并加入表面活性剂‑十二烷基三甲基溴化铵，实现了一步溶剂热法制备出形貌规整、直径为0.5～1μm的空心花球状二硫化钒。本发明反应过程简单，反应条件温和、易控制并且不需要大型设备和苛刻的反应条件，能够通过溶剂和表面活性剂的结构调控作用，生成形貌规整、分布均匀的空心花球状结构二硫化钒，其作为钠/锂离子电池负极材料和光/电催化剂时，表现出优异的电化学性能和催化性能。

Description

一种空心花球状二硫化钒的制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及到一种空心花球状二硫化钒的制备方法。
背景技术
过渡金属二硫化物具有独特的物理化学性质和晶体结构，可以广泛应用于能源领域，使它们成为了一种非常有前景的锂/钠离子电池电极材料。尤其是二硫化钒(VS2)，具有良好的导电性，较好的电化学活性和丰富的氧化还原活性位点，更是受到人们的特别关注。VS2的层间距较大层与层之间通过弱的范德华力连接，不仅有助于锂/钠离子的嵌入和脱出，而且有助于锂/钠离子/电子在层间快速传输而不引起严重的结构破坏。然而，低维VS2在循环过程中易出现大的体积膨胀/收缩，进而引起粉化，最终导致其电化学性能大幅度降低。目前，缓解体积膨胀继而改善VS2电化学性能的主要方法是与石墨烯、碳纳米管及有机高分子等材料复合。然而，这些用来复合的材料需要单独制备或购买，会使整个合成过程变得复杂、增加成本，降低效率。近年来，空心结构的材料由于活性位点丰富，接触面积大、能够有效防止团聚，适应体积变化，从而表现出更加优异的电化学储能性能。因此，探索简单、高效、低成本的方法，来制备空心结构的VS2，进而改善其电化学储能性能具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单、生产成本低的空心花球状二硫化钒的制备方法。
针对上述目的，本发明所采用的技术方案由下述步骤组成：
1、将偏钒酸铵和硫代乙酰胺加入乙二醇中，搅拌均匀，再加入十二烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得到前驱体溶液，所得前驱体溶液中偏钒酸铵的浓度为6～35g/L、硫代乙酰胺的浓度为25～100g/L、十二烷基三甲基溴化铵的浓度为3～20g/L。
2、将前驱体溶液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在密闭条件下100～200℃下反应8～24h，反应结束后，自然冷却到室温，洗涤、真空干燥。
3、将真空干燥产物在氩气和氢气的混合气中300～400℃退火1～2h，得到空心花球状二硫化钒粉末。
上述步骤1中，优选所得前驱体溶液中偏钒酸铵的浓度为15～30g/L、硫代乙酰胺的浓度为40～80g/L、十二烷基三甲基溴化铵的浓度为5～15g/L。
上述步骤2中，优选将前驱体溶液按50％～70％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在密闭条件下140～180℃下反应10～15h。
上述步骤2中，所述真空干燥的条件优选：真空度为0.9～1.0MPa、温度为50～80℃，干燥时间为10～15h。
上述步骤3中，优选将真空干燥产物在氩气和氢气的混合气中400℃退火1～1.5h，其中所述氩气和氢气的混合气中，进一步优选氩气和氢气的体积比为(80～95):(5～20)。
上述步骤3中，进一步优选退火的升温速率为3～13℃/min。
本发明的有益效果如下：
本发明以乙二醇为溶剂，以偏钒酸铵为钒源、硫代乙酰胺为硫源，并加入表面活性剂-十二烷基三甲基溴化铵，实现了一步溶剂热法制备出形貌规整、直径为0.5～1μm的空心花球状二硫化钒。本发明操作简单，反应条件温和，易于控制，生产成本低，能够通过溶剂和表面活性剂的结构调控作用，生成形貌规整、分布均匀的空心花球状结构二硫化钒，其作为钠/锂离子电池负极材料和光/电催化剂时，表现出优异的电化学性能和催化性能。
附图说明
图1是实施例1制备的空心花球状二硫化钒的XRD谱图。
图2是实施例1制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
图3是图2的局部放大图。
图4是实施例1制备的空心花球状二硫化钒的透射电镜照片。
图5是图4的局部放大图。
图6是实施例2制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
图7是图6的局部放大图。
图8是实施例2制备的空心花球状二硫化钒的透射电镜照片。
图9是实施例3制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
图10是图9的局部放大图。
图11是实施例3制备的空心花球状二硫化钒的透射电镜照片。
图12是实施例4制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
图13是实施例5制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
图14是实施例6制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
图15是实施例7制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
图16是实施例8制备的空心花球状二硫化钒的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但是本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
1、将0.5g偏钒酸铵和1.5g硫代乙酰胺加入到30mL乙二醇中，在常温下以500r/min的转速磁力搅拌均匀；然后加入0.3g十二烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得到前驱体溶液。
2、将步骤1得到的前驱体溶液按60％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中后密封，在密闭条件下160℃反应12h，反应结束后，反应釜自然冷却到室温，产物用水、乙醇以离心的方式交替洗涤3次，然后置于真空干燥箱中，在真空度为0.9MPa下60℃干燥12h。
3、将真空干燥产物置于在管式炉中，通入氩气和氢气体积比为95:5的混合气，以10℃/min的升温速率升温至400℃，恒温退火1h，得到空心花球状二硫化钒粉末。由图1可以看出，所得产物的所有衍射峰能够很好地匹配二硫化钒的标准卡片PDF#89-1640，说明合成的产物为二硫化钒；从图2和图3中可以看出，所得产物是由均匀的直径为0.5～1μm的球型花状结构组成；从图4和图5中可以看出，所得产物为空心结构。
实施例2
本实施例的步骤1中，将0.2g偏钒酸铵和0.8g硫代乙酰胺加入到30mL乙二醇中，在常温下以500r/min的转速磁力搅拌均匀；然后加入0.15g十二烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得到前驱体溶液。其他步骤与实施例1相同，得到空心花球状二硫化钒粉末。从图6和图7可以看出，所得产物是由分布较均匀的球型花状结构组成；从图8中可以看出，所得产物为空心结构。
实施例3
本实施例步骤1中，将0.9g偏钒酸铵和3g硫代乙酰胺加入到30mL乙二醇中，在常温下以500r/min的转速磁力搅拌均匀；然后加入0.6g十二烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得到前驱体溶液。其他步骤与实施例1相同，得到空心花球状二硫化钒粉末。从图9和图10可以看出，所得产物是由均匀的球型花状结构组成；从图11中可以看出，所得产物为空心结构。
实施例4
本实施例的步骤2中，将步骤1得到的前驱体溶液按60％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中后密封，在密闭条件下100℃反应24h，其他步骤与实施例1相同，得到空心花球状二硫化钒粉末(见图12)。
实施例5
本实施例的步骤2中，将步骤1得到的前驱体溶液按60％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中后密封，在密闭条件下120℃反应24h，其他步骤与实施例1相同，得到空心花球状二硫化钒粉末(见图13)。
实施例6
本实施例的步骤2中，将步骤1得到的前驱体溶液按60％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中后密封，在密闭条件下140℃反应12h，其他步骤与实施例1相同，得到空心花球状二硫化钒粉末(见图14)。
实施例7
本实施例的步骤2中，将步骤1得到的前驱体溶液按60％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中后密封，在密闭条件下180℃反应8h，其他步骤与实施例1相同，得到空心花球状二硫化钒粉末(见图15)。
实施例8
本实施例的步骤2中，将步骤1得到的前驱体溶液按60％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中后密封，在密闭条件下200℃反应8h，其他步骤与实施例1相同，得到空心花球状二硫化钒粉末(见图16)。

Claims (8)

1.一种空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于该方法由下述步骤组成：
(1)将偏钒酸铵和硫代乙酰胺加入乙二醇中，搅拌均匀，再加入十二烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得到前驱体溶液，所得前驱体溶液中偏钒酸铵的浓度为6～35g/L、硫代乙酰胺的浓度为25～100g/L、十二烷基三甲基溴化铵的浓度为3～20g/L；
(2)将前驱体溶液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在密闭条件下100～200℃下反应8～24h，反应结束后，自然冷却到室温，洗涤、真空干燥；
(3)将真空干燥产物在氩气和氢气的混合气中300～400℃退火1～2h，得到空心花球状二硫化钒粉末。
2.根据权利要求1所述的空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所得前驱体溶液中偏钒酸铵的浓度为15～30g/L、硫代乙酰胺的浓度为40～80g/L、十二烷基三甲基溴化铵的浓度为5～15g/L。
3.根据权利要求1或2所述的空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将前驱体溶液按50％～70％的填充比倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中。
4.根据权利要求3所述的空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将前驱体溶液在密闭条件下140～180℃下反应10～15h。
5.根据权利要求1所述的空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述真空干燥的真空度为0.9～1.0MPa、温度为50～80℃，干燥时间为10～15h。
6.根据权利要求1所述的空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将真空干燥产物在氩气和氢气的混合气中400℃退火1～1.5h。
7.根据权利要求1或6所述的空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述氩气和氢气的混合气中，氩气和氢气的体积比为(80～95):(5～20)。
8.根据权利要求1或6所述的空心花球状二硫化钒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述退火的升温速率为3～13℃/min。
CN201910150096.2A 2019-02-28 2019-02-28 一种空心花球状二硫化钒的制备方法 Expired - Fee Related CN109704405B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910150096.2A CN109704405B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种空心花球状二硫化钒的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910150096.2A CN109704405B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种空心花球状二硫化钒的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109704405A true CN109704405A (zh) 2019-05-03
CN109704405B CN109704405B (zh) 2021-04-27

Family

ID=66265546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910150096.2A Expired - Fee Related CN109704405B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种空心花球状二硫化钒的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109704405B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111244445A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 中南大学 锂硫电池复合正极活性材料及其制备和应用
CN113247951A (zh) * 2021-05-13 2021-08-13 陕西科技大学 一种自组装片状vs2/s纳米片的制备方法
CN113277561A (zh) * 2021-04-26 2021-08-20 中南民族大学 纳米Cr2V4O13材料及其制备方法和应用
CN113604835A (zh) * 2021-07-21 2021-11-05 北京化工大学 用于enrr的电催化材料b-vs2的制备方法
CN114684805A (zh) * 2022-04-19 2022-07-01 东南大学 一种碳气凝胶复合材料及其制备方法
CN115124079A (zh) * 2022-06-28 2022-09-30 陕西科技大学 一种富有硫空位缺陷的VS2-x材料及其制备方法和应用
CN116216777A (zh) * 2023-03-21 2023-06-06 河北师范大学 一种蜂窝状四硫化钒材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108550829A (zh) * 2018-05-10 2018-09-18 中南大学 一种具有玫瑰状二硫化钒/碳量子点复合材料及其制备方法和应用
CN108585042A (zh) * 2018-07-02 2018-09-28 陕西科技大学 一种超小纳米片自组装花状vs2粉体及其制备方法
CN108862381A (zh) * 2018-06-26 2018-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种四硫化钒电极材料及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108550829A (zh) * 2018-05-10 2018-09-18 中南大学 一种具有玫瑰状二硫化钒/碳量子点复合材料及其制备方法和应用
CN108862381A (zh) * 2018-06-26 2018-11-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种四硫化钒电极材料及其制备方法和应用
CN108585042A (zh) * 2018-07-02 2018-09-28 陕西科技大学 一种超小纳米片自组装花状vs2粉体及其制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111244445A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 中南大学 锂硫电池复合正极活性材料及其制备和应用
CN113277561A (zh) * 2021-04-26 2021-08-20 中南民族大学 纳米Cr2V4O13材料及其制备方法和应用
CN113247951A (zh) * 2021-05-13 2021-08-13 陕西科技大学 一种自组装片状vs2/s纳米片的制备方法
CN113604835A (zh) * 2021-07-21 2021-11-05 北京化工大学 用于enrr的电催化材料b-vs2的制备方法
CN113604835B (zh) * 2021-07-21 2023-10-20 北京化工大学 用于enrr的电催化材料b-vs2的制备方法
CN114684805A (zh) * 2022-04-19 2022-07-01 东南大学 一种碳气凝胶复合材料及其制备方法
CN114684805B (zh) * 2022-04-19 2023-03-21 东南大学 一种碳气凝胶复合材料及其制备方法
CN115124079A (zh) * 2022-06-28 2022-09-30 陕西科技大学 一种富有硫空位缺陷的VS2-x材料及其制备方法和应用
CN116216777A (zh) * 2023-03-21 2023-06-06 河北师范大学 一种蜂窝状四硫化钒材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN109704405B (zh) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109704405A (zh) 一种空心花球状二硫化钒的制备方法
CN105870417B (zh) 一种钠离子电池二硫化钨/碳纳米管负极复合材料的制备方法
CN108538641B (zh) 一种三维多孔无机非金属元素掺杂石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法和应用
CN107221646B (zh) 一种氢氧化氧钒包覆的二硫化钒纳米片及其制备方法和应用
CN105552393A (zh) 一种碱性水系金属/空气电池用双功能催化剂及其制备方法
CN107381636A (zh) 一种纳米颗粒自组装三维微米菜花状四硫化钒粉体及其制备方法和应用
CN108376767A (zh) 一种红磷/氮掺杂石墨烯复合负极材料及其制备方法和应用
CN103407991B (zh) 一种镍/氧化镍修饰氮掺杂石墨烯材料的制备方法
CN107658447A (zh) 一种氮掺杂碳层包覆花球状v2o5的制备方法
CN106887578A (zh) 一种硫化锡/碳纳米管复合纳米负极材料及其制备方法
CN105197910B (zh) 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法
CN115207350A (zh) 一种超低比表面积钠离子电池硬炭负极材料及其制备方法
CN105406042A (zh) 一种碳包覆的超长二氧化钛纳米管锂离子电池负极材料的制备方法
CN108511205B (zh) 一种(002)晶面生长的金属相柔性二硫化钼超级电容器电极材料的制备方法
CN110538663A (zh) 一种多孔NiS2纳米片的制备方法及NiS2材料
CN108550815A (zh) 一种锂离子电池用氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法
CN109573992A (zh) 一种氮掺杂石墨烯材料及其制备方法和作为钾离子电池负极材料的应用
CN109659521A (zh) 一种高性能钠离子电池五氧化二钒/石墨烯复合正极材料的制备方法
CN108666617A (zh) 一种基于有机体系电解液的锌/聚苯胺二次电池
CN101651200B (zh) 锂离子电池负极材料及其制备方法
CN104577126A (zh) 一种形貌均匀的MWCNT@a-C@Co9S8复合电极材料的制备方法及在锂电中的应用
CN109706479A (zh) 一种片状v3s4的制备及其电催化性能的应用
CN105789628B (zh) 一种氮杂石墨烯和二氧化锰杂化气凝胶及其制备方法和用途
CN113005477B (zh) 一种磷硫共掺杂石墨烯负载Mo2C复合材料的制备方法
CN103579626A (zh) 石墨烯/锡复合材料及其制备方法、锂离子电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210427