釩酸鹽納米材料的制備與應(yīng)用

朱午年

摘 要：隨著人們對材料科學(xué)研究的深入與能源危機的加劇，關(guān)于金屬釩及其化合物的研究取得重大成果，并在各個行業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，被譽為“合金的維生素”。 我國的釩礦資源豐富，據(jù)統(tǒng)計，總含量在世界上排第三位且分布比較廣泛。釩礦主要是以化合態(tài)（共生礦和復(fù)合礦）形式存在于自然界中，故釩的化合物種類繁多，可多達(dá)百種，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。正是由于釩的化合物種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此不同結(jié)構(gòu)的釩化合物具有不同的性能，從而可滿足不同領(lǐng)域的需求，應(yīng)用于各個行業(yè)和領(lǐng)域。未來金屬釩及其化合物將具有更加廣闊的應(yīng)用前景 。

關(guān)鍵詞：納米材料；釩酸銀；釩酸銅

中圖分類號：TB383文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1.釩酸銀的合成與應(yīng)用

釩酸銀是對含有不同比例的銀、釩、氧的一類復(fù)合化合物的總稱。由于釩酸銀復(fù)合物中銀、釩、氧的配比不同，因此釩酸銀有許多不同的物理化學(xué)性能，其合成應(yīng)用的方法也不盡相同。

釩酸銀復(fù)合物的合成和制備主要分為四種合成方法（溶膠—凝膠法、水熱法、固相法、微波法），其中固相法合成法是目前實驗室應(yīng)用最廣泛的方法，按照反應(yīng)的原料種類不同，固相合成法又可以分為合成及分解兩種方法。

釩酸銀的應(yīng)用范圍是比較廣泛的，首先它是一種化學(xué)試劑，可以作為實驗室里的一種試劑，用于合成與制備其他的化合物。在生活中，釩酸銀可以作為鋰電池的正極材料，被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)、電子、汽車等領(lǐng)域。

2.釩酸銅的合成與應(yīng)用

釩酸銅的合成制備方法比較少，在以往的史料中，外國科學(xué)家以Cu（NO3）2

和V2O5為原料，采用共沉淀法在400℃溫度下合成釩酸銅樣品，在600℃溫度下合成具有高結(jié)晶性的α-CuV2O6三斜晶系。Xiaoyu Cao等人采用溶膠—凝膠法在550℃下以V2O5和Cu2O為原料合成CuV2O6釩酸銅樣品。利用這些方法和條件得到的樣品，具有更小的晶格常數(shù)和更加優(yōu)良的電氣化學(xué)性能。在實驗室中，我們主要采用溶膠—凝膠法來合成釩酸銅。

納米材料由于尺度比較小，在等同體積條件下的材料中，納米材料具有更大的比表面積，而比表面積的增大，對于導(dǎo)電的納米材料而言，會提高兩塊材料間的質(zhì)子擴(kuò)散效率。釩酸銅納米材料正是具有以上的優(yōu)點，當(dāng)它作為電池的材料時，會大大降低電池盒電極的電阻，提高電池的充放電效率，延長電池的使用壽命，所以，釩酸銅在鋰電池中的應(yīng)用具有很好的發(fā)展應(yīng)用前景。同時，由于釩酸銅的性質(zhì)等的影響，釩酸銅也被廣泛應(yīng)用于其他類的電子產(chǎn)品中，如筆記本電腦、手機電話、攝影機、激光指南等現(xiàn)代電子設(shè)備中。

3.釩酸鉍的合成與應(yīng)用

在BiVO4晶體中，Bi顯正三價，V顯負(fù)五價。在自然界中常見的釩酸鉍存在三種晶型形式，即為四方白鎢礦型、四方鋯石型和單斜白鎢礦型結(jié)構(gòu)。在不同溫度下反應(yīng)，會出現(xiàn)不同晶型結(jié)構(gòu)的釩酸鉍晶體。

釩酸鉍（BiVO4）在生活和生產(chǎn)中一直被用作黃色顏料，并且釩酸鉍性質(zhì)優(yōu)良，是鉍黃的主要成分；在釩酸鉍的三種晶型中，四方晶系單斜白鎢礦型結(jié)構(gòu)和白鎢礦型結(jié)構(gòu)的釩酸鉍通常作為黃色顏料使用。而另一種四方晶系的鋯石結(jié)構(gòu)的釩酸鉍由于其顏色為淺黃色，顏色過淡，不適合作為黃色顏料；但因為其性質(zhì)優(yōu)良，而且還是一種安全環(huán)保的顏料，因此它在食品和藥品的著色等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；同時它有較小的比表面積；但是在激發(fā)電子—空穴對的過程中，它由于需要較長的遷移距離以及之后的重組而增加了能源浪費，這些會導(dǎo)致光催化活性的降低。

4.釩青銅納米結(jié)構(gòu)的合成與應(yīng)用

釩青銅物質(zhì)是指具有混價骨架結(jié)構(gòu)的[VxOy]（通常是正四價和正五價的釩及正四價和正三價的釩）。大約從1990年開始，人們著手研究制備釩青銅的新型晶體結(jié)構(gòu)，并解析其結(jié)構(gòu)和測試其性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)這些釩青銅的層與層之間可通過電平衡作用連接插入層間的堿土金屬離子、堿金屬離子以及過渡金屬離子等。在一定范圍插入陽離子（插入離子的數(shù)量非化學(xué)計量）后的釩青銅仍可保持與原來結(jié)構(gòu)相同的晶體結(jié)構(gòu)。這些釩青銅的晶體結(jié)構(gòu)大多數(shù)與[VxOy]晶體結(jié)構(gòu)相同。

由于釩青銅的性質(zhì)等方面的影響，釩被廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化、光催化、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

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