基于水热法的V_(2)O_(5)纳米颗粒制备及其电化学性能

V2O5是一种具有层状结构的金属氧化物电极材料,具有较高的理论比电容,通过不同方法可以制备出不同形貌的晶体V_(2)O_(5)微纳材料。为了进一步提升V2O5电极材料的电化学性能,以V2O5粉末为原料,使用水热法在碳布上制备出V_(2)O_(5)前躯体,经过300℃退火制备出平均直径为80 nm的V_(2)O_(5)纳米颗粒,研究了不同V2O5粉末添加量和退火温度对产物形貌的影响。对退火后的V_(2)O_(5)纳米颗粒碳布电极进行电化学性能测试,结果表明该电极具有良好的电化学活性和循环可逆性,电流密度为1 A/g时,比电容为678.6 F/g,具有较优异的倍率性能,较低的内阻,可作为超极电容器的电极材料。

纳米V_(2)O_(5)包覆CF_(x)复合材料的制备及性能

通过简单易行的超声浸渍法和高温煅烧法,采用纳米五氧化二钒(V_(2)O_(5))颗粒包覆氟化碳(CF_(x))制备CF_(x)@Nano V_(2)O_(5)复合材料。对比CF_(x)@Nano V_(2)O_(5)复合材料与商用CF_(x)材料的形貌、结构和性能。经纳米V_(2)O_(5)颗粒包覆制备的CF_(x)@Nano V_(2)O_(5)复合材料具有层状表面形貌,振实密度更高。在0.2 C的放电倍率下,CF_(x)@V_(2)O_(5)复合材料的电压平台可达2.81 V;此外,在大电流放电时表现出明显的功率输出优势,在3.0 C倍率下的比容量较商用CF_(x)材料提升了16.68%。

核壳结构的V_(10)O_(24)·12H_(2)O@ACFC:一种高性能对称超级电容器电极材料

超级电容器因功率密度高、循环寿命长等优点引起了众多学者的关注。为探索出一种低成本、易获得、高性能的电极材料,本工作以廉价易得的碳布为基材采用电化学刻蚀法使其活化,并以此为载体成功诱导了V_(2)O_(5)溶胶转化为凝胶,再经冷冻干燥处理获得了在活化碳布表面包覆有V_(10)O_(24)·12H_(2)O超薄纳米片的复合材料,实现了在简易、温和的条件下制得具有核壳结构的电极材料。通过UV-Vis光谱揭示了这一吸附转化的过程,电化学活化的本质是在碳布上引入了含氧官能团且在表现出介孔特性的同时碳布的吸附性能也得到了增强。SEM、XRD结果表明该复合材料是以碳纤维为“内核”,以V_(10)O_(24)·12H_(2)O超薄纳米片为“外壳”的核壳结构。电化学测试表明,当电流密度为1 A/g时,该复合材料的比容量为488 F/g;以电流密度为5 A/g对该复合材料进行长循环测试,可获得初始比容量为256 F/g,且在循环初期容量不断增加,在10 000次循环后,容量保持率为100%(相比4 000次以后),其展现出超长的循环稳定性;在功率密度为1 875 W/kg下,该复合材料仍可输出20.1 Wh/kg的能量密度。优异的电化学性能得益于该电极材料核壳结构的协同作用,正是这种核壳结构成功地将发生在ACFC-1.0上的双电层电容行为与发生在V_(10)O_(24)·12H_(2)O超薄纳米片上的赝电容行为有机结合,为设计新的高性能超级电容器提供了可行方案。

V_(2)O_(5)制备碳氮化钒参数优化研究

碳氮化钒作为一种新型钒添加剂在钢铁行业广泛应用。将一步还原法与高温真空冶炼相结合,以V_(2)O_(5)为原料,焦炭为还原剂,达到连续、高效、低成本制备碳氮化钒的目的。通过对V_(2)O_(5)制备碳氮化钒过程进行热力学计算,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法对配碳量、反应温度影响因素进行试验分析以及碳氮化钒产品物相表征。结果表明:在碳氮化钒制备过程中,体系内CO与N_(2)气体分压会对碳化温度与氮化温度造成一定程度的影响,因此反应过程中应严格控制体系的CO和N_(2)分压;配碳量、反应温度对碳氮化钒产品中钒含量、氮含量、碳含量均有不同程度的影响,随着配碳量的增大,钒含呈先下降后上升再下降的趋势,氮含量先上升后下降,碳含量持续上升;随反应温度的升高,钒含量整体呈先上升后下降趋势,氮含量先上升后下降,碳含量先下低后上升。以配碳量为35%,制样压力为20 MPa,真空度为0.5 k Pa,N_(2)流量为300 ml.min^(-1),碳热还原温度为900℃,氮化温度为1480℃的最佳工艺参数,可制备得钒含量为75.55%,氮含量为13.91%,碳含量为4.96%以及表观密度为4.37 g.cm^(-3)的碳氮化钒产品,符合国家标准。

V_(2)O_(5)纳米纤维布的制备及其在电化学储能领域的研究进展

五氧化二钒纳米纤维作为重要的钒基功能材料,在电化学储能领域有着重要应用。通过分析一维五氧化二钒纳米纤维及其聚集态材料在先进电化学储能器件应用领域的研究进展,结合近期研究前沿比较了不同五氧化二钒纳米纤维布合成方法的优缺点,认为采用降低尺寸和增加比表面积的策略将使其在电化学储能方面有更好的性能。同时,展望了V_(2)O_(5)纳米纤维布在未来先进电化学储能领域的发展前景,提出了其主要的发展和研究方向。

碳热还原制备金属钒技术研究

以高纯V_(2)O_(5)粉末为原料,C粉末为还原剂,对碳热还原制备金属钒过程进行研究,重点讨论了配碳量、温度、真空度和还原时间对钒中间体和精炼提纯过程的影响。结果表明,V_(2)O_(5)为逐级还原,存在直接和间接还原。配碳比32%,还原温度控制在1350℃,保温时间为120 min时,得到的粗钒固溶体相以<VO,V_(2)C>为为主,钒含量为84%左右。精炼提纯条件为温度1680℃,碳氧比1.02,真空度在0.1 Pa以下时,能得到延展性金属钒产品,纯度达到99.04%。

配加铁粉对钒氮合金烧结过程的影响

工业生产中,配加铁粉可大大提高钒氮合金产品的密度。为满足企业改进生产工艺、提升产品质量的需求,以工业V_(2)O_(5)粉、石墨粉和铁粉原料在推板窑中生产的钒氮合金产品为对象,研究了Fe在钒氮合金中的存在形式和对其烧结过程的影响,探讨了Fe的作用机理。结果表明,钒氮合金中Fe以Fe相形式存在,不规则夹杂分布在VN基体相之间;烧结过程中,Fe相在1200℃左右转变为液相,成为碳的一个液相扩散通道,碳热还原氮化反应由固固反应转变成固液反应,导致合金烧结的快速致密化发生;配加铁粉提高了钒氮合金产品致密度和含氮量,并降低其碳含量、氧含量。