一种纳米棒结构的VO

一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于能源材料领域，尤其涉及一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.超级电容器(电化学电容器)已经吸引了全世界的研究兴趣，它们作为一种新型储能器件在许多领域存在潜在的应用。超级电容器具有功率密度高，使用寿命长，无污染等优点，在国民经济的各个领域中有着广泛的应用前景，可用于电动汽车、通讯、消费、娱乐电子和信号监控等领域。过渡金属元素具有多个氧化态，可以利用这些氧化态之间的氧化还原反应进行能量储存。因此，过渡金属材料被广泛应用在赝电容电容器上。氧化钒具有多重氧化态、较高的比容量、资源丰富和价格低等优点，是超级电容器电极材料的研究热点。但五价的氧化钒在水系电解液中容易溶解，导致电极的比电容衰减，影响电极使用寿命。在氧化钒表面包覆一层薄薄的保护膜，形成氧化钒复合材料，既可以增加电极的比电容，也可以有效抑制氧化钒的溶解。磷酸钼材料具有较好的循环稳定性，通过灵活易控的电化学技术，将磷酸钼均匀的沉积到氧化钒电极表面，在电化学循环过程中可形成保护膜，抑制氧化钒的溶解。同时，两种材料之间的相互作用可赋予其更多独特的性能，提高复合材料的储能性能。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种高比电容、高倍率性能、长循环寿命的纳米棒结构vox@mopo4电极材料。该材料在超级电容器领域有着很好的应用前景。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，其特征在于：制备方法如下：
5.(1)将碳布进行活化，然后通过电沉积方法在碳布的表面电沉积一层氧化钒；
6.(2)将沉积有氧化钒的碳布置于三电极体系，在其表面电沉积一层薄薄的mopo4材料。
7.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤1)中，碳布的活化具体为：在干净的碳布上滴一滴无水乙醇，然后用去离子水冲干净，增加了碳布的亲水性，工作电极为碳布，对电极为碳纸，参比电极为饱和甘汞电极，电解液为3m kno3，采用恒电位法将电极活化，活化时间为2.5～3h；活化后的碳布，用去离子水冲干净，将电解液换为1m kcl溶液，采用循环伏安法恢复电极导电性。
8.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤1)中：配置含有钒的溶液，以活化后的碳布为工作电极，碳纸为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，含有钒的溶液为电解液，采用循环伏安法在活化碳布上沉积氧化钒。
9.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤1)中：配置含有钒的溶液，具体为将硫酸氧化钒，醋酸铵加入到去离子水中，搅拌均匀。
10.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤1)中：按摩尔比， voso4：(nh4)2ac为1:2。
11.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤1)中：沉积氧化钒的沉积条件为：电压为
‑
1.5～1.5v，扫速为50mv s
‑1，沉积圈数为300圈。
12.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤2)中：配置mopo4溶液，采用恒电流法沉积，在有氧化钒的碳布上沉积mopo4材料，去离子水中浸泡后干燥。
13.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤2)中：配置mopo4溶液，具体为按摩尔比，(nh4)6mo7o
24.4
h2o：pbs为12:1。
14.进一步地，上述的一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料，步骤2)中：采用恒电流法，在沉有氧化钒的碳布上沉积一层薄薄的mopo4，沉积条件：电流为
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1.5ma，时间为 5～15min。
15.上述的一种具有纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料在超级电容器中的应用。
16.本发明的有益效果是：本发明得到一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料。在处理过的碳布表面电沉积一层氧化钒，此种结构增加了材料的比表面积，有利于电极和电解液的接触，最大化增加材料的利用率，在活化碳布上沉积300圈的氧化钒分布均匀，以纳米棒状的形式生长在碳布纤维上，拥有更大的比表面积和更多裸露的活性位点。但氧化钒容易溶解，循环稳定性较差，所以在其表面包上一层薄薄的保护膜
‑‑
mopo4，既可以增加比电容，也可以抑制氧化钒溶解，使电极具有高比电容的同时改善了循环稳定性，在超级电容器领域展现良好的应用前景。
附图说明
17.图1是实施例1步骤2制备的vo
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@mopo4‑
5min的高倍数(a)和低倍数(b)扫描电镜。
18.图2是实施例1步骤2中制备的vo
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@mopo4‑
5min在电流密度为10ma cm
‑1时的恒电流充放电曲线图。
19.图3是实施例2制备的vo
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@mopo4‑
15min的高倍数(a)和低倍数(b)扫描电镜。
20.图4是实施例2制备的vo
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@mopo4‑
15min在电流密度为10ma cm
‑1时的恒电流充放电曲线图。
具体实施方式
21.实施例1 一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料
22.(一)制备方法如下
23.1.活化碳布的制备
24.以碳布为工作电极，碳纸为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，以3m kno3为电解液，采用恒电位法将电极活化，电位为1.8v，活化时间为3h。然后用去离子水冲掉碳布表面的溶液残留，采用三电极体系，以1m kcl为电解液，50mv s
‑1的扫速，扫描100圈，恢复碳布导电性。活化后的碳布，能增加表面含氧官能团的数量。
25.2.一种纳米棒结构的vo
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@mopo4电极材料的制备
26.将0.4075mg的硫酸氧化钒，0.3854mg的醋酸铵加入25ml的去离子水，搅拌均匀后，则成功配置了钒溶液，活化后的碳布为工作电极，碳纸为对电极，饱和甘汞电极为参比电
极，钒溶液为电解液，采用循环伏安法在活化碳布上沉积氧化钒，沉积条件：电压为
‑
1.5～1.5v，扫速为50mv s
‑1，沉积圈数为300圈。配置mopo4溶液，配置溶液的摩尔比， (nh4)6mo7o
24.4
h2o：pbs为12:1。恒电流法沉积，电流为
‑
1.5ma,时间为5min。
27.(二)实验结果
28.图1分别为实施例1中得到产品的高倍数(a)和低倍数(b)的扫描电镜图。由图可以看出，vo
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@mopo4复合材料均匀的分布在碳布上。
29.(三)一种纳米棒结构的vox@mopo4电极材料的应用
30.把沉有vo
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@mopo4的碳布作为工作电极，进行电化学性能测试，辅助电极为碳纸，参比电极为饱和甘汞电极，电解液为3m kcl。图2是vo
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@mopo4在电流密度为10ma cm
‑2时的恒电流充放电曲线图，从图可看出，在10ma cm
‑2的电流密度下，电极的面积比电容达到了2570.83mf cm
‑2。
31.实施例2 mopo4的沉积时间对电极比电容的影响
32.具体操作过程与实施例1相同，不同之处在于：
33.制备方法2中，沉积mopo4的时间为15min。图3分别为实施例2中得到产品的高倍数 (a)和低倍数(b)的扫描电镜图。由图可知，沉积mopo4的时间增加后，复合材料的纳米棒长度有所增加，生长的更加均匀。
34.把沉有vox@mopo4的碳布作为超级电容器的工作电极，进行循环伏安和恒电流充放电测试，如图4所示。结果发现，在10ma cm
‑2的电流密度下，电极的面积比电容达到了3954.23 mf cm
‑2，较实施例1均有提高，展现了良好的电容性能。