在中国,温泉,吴建鹏[4]使用溶胶-凝胶法产生五氧化二钒细小结晶体,而且还对它的合成活化特性的特征进行了研讨。所用的原材料是偏钒酸铵和尿素,接着使用这种生成方法得到了五氧化二钒的细小结晶体,并且还对它的生产过程中温度对它的构造的影响做了探讨,而且还探讨了不同温度下合成它需要的活化能量,接着对它的结晶体利用一些检测方法对其继续检测。实验现象显示,如果用500摄氏度的温度进行处理,可以生成五氧化二钒的细微晶体,如果反应时的温度高于600摄氏度,那么五氧化二钒的细微晶体的成长就具有一定的方向性。然后通过差热分析,可以计算得到其合成活化能为95.81 KJ/mol。24325
Wang[5]和他的同事使用有秩序的介孔SiO2细粉当作基础,最后得到了拥有完整的介观构造的多级孔块状碳材料。
Yang[6]等人使用有秩序的介孔SiO2当作硬样板,也得到了介孔块状碳材料,而且该介孔材料拥有双连续的立体Ia3d构造等特性,而且把它用作超大容量电容器的工作电极进行充放电过程的实验,结果显示它的传导率非常的高,这也充分证明了块状的介孔碳材料在双层超级电容器中具有很广阔的市场,这个是可以去开发的。论文网
Huang和她的同事们[7]试验出了一个一步水热方法,得到了拥有多级孔构造的大块状碳质材料,他们是利用了F127,P123的混合离子表面活性剂作为样板,以聚合度低的酚醛树脂当作催化剂,这个化学反应温度很高,达到了1000℃,最终得到的是大块状碳材料,它是具有2D751方的介观构造,其介孔孔径大小是在3纳米上下,并且具有三文不规则的大孔结构。
在国外,Inagaki等[8-10]制备了一许多介孔炭材料,他们用的是一种将进行高温炭化的热同性树脂与镁盐的混合的一种混合物,该镁盐在加热分解过程中产生了尺寸很小的氧化镁纳米颗粒,在管式炉中进行炭化后,用酸洗除去其中包含的氧化镁,然后可在炭材料中生成纳米孔道,但是在炭化前一定要使树脂与镁盐搅拌彻底,使它们混合均匀,让它们成为均一稳定的溶液,才能够较好的获得介孔结构。为了促进介孔炭材料的大规模生产和商业化应用,找到一个制备方法时间比较短而且实验步骤简单的方法,来制备具有大比表面积的介孔炭是必须的。
本实验所用的材料是介孔V2O5/C复合物,因此就要了解它的一些基础的特性。通过查找文献知道这种物质是一种两性的氧化物,酸性强一些,如果使用700摄氏度的高温对其进行烘烤,挥发性表现的很突出。在700到1125摄氏度就会分解,因为这个特点,在很多的化学反应中都用它作为催化剂,这种物质是一种很强的氧化剂,可以被还原为很多低价氧化物,在水中有一点溶解性,容易成为性质稳定的胶状液体,在碱中很容易溶解,如果碱性不强,就会成为钒酸盐(VO3-),这种盐在强酸中会溶解,不产生VO3-,产生的是价态一样的一样的氧基钒离子(VO2+),它是具有毒性的,在空气中它的浓度不能超过0.5mg/m3 。V2O5是一种过渡金属氧化物,它的构造是一层一层的,类似于钙钛矿形态,在结晶面很容易开裂,这样它内部的键能很大的钒氧键就会显露出来,而且因为这个键很活跃,因此氧原子就很好游离出来,这样原来氧原子所在的位置就会空出来,一些阳离子就会被结合,由于这种性能,五氧化二钒在电化变色、锂电池的电极材料等领域中用的很多[11] 。
提到锂电池的电极材料,在这些专家的研究里面,其中就有钒的氧化物,过渡金属的氧化物可以用作锂电池正极材料,在全部的过渡金属氧化物中钒的氧化物是当前比容量最大的材料,当用五氧化二钒作为锂电池的正极材料时,由于锂离子的结合进去就成为了很多不同的LiXV205,并且它的理论比容量也高达437 mAh/g E[12] 。如今,在锂电池中,它的正极材料用的最大的材料是磷酸铁锂和钴酸锂,它们的理论比电容量分别为170 mAh/g与274 mAh/g,但是在正常的情况下,它的比电容并不能达到最大值,只有140 mAh/g左右[13] ,与最大值相差甚远,因此,对比于五氧化二钒作为正极电极,由于它的密度能量很高,所以它的使用也就更加的广泛。而真正研究五氧化二钒当作电池的正极材料,最早的文献资料是在1976年[14] ,因为它的产生方法和它的状态构造,这就造就了它在锂电池特性探讨方面有非常突出的作用,所以这些年来,改善五氧化二钒电极材料一直是关注的焦点。
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