釩酸鹽納米材料的制備與應用

朱午年

摘 要：隨著人們對材料科學研究的深入與能源危機的加劇，關于金屬釩及其化合物的研究取得重大成果，并在各個行業中得到越來越廣泛的應用，被譽為“合金的維生素”。 我國的釩礦資源豐富，據統計，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（共生礦和復合礦）形式存在于自然界中，故釩的化合物種類繁多，可多達百種，而且結構復雜。正是由于釩的化合物種類繁多，結構復雜，因此不同結構的釩化合物具有不同的性能，從而可滿足不同領域的需求，應用于各個行業和領域。未來金屬釩及其化合物將具有更加廣闊的應用前景 。

關鍵詞：納米材料；釩酸銀；釩酸銅

中圖分類號：TB383文獻標識碼：B

1.釩酸銀的合成與應用

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

釩酸銀復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用最廣泛的方法，按照反應的原料種類不同，固相合成法又可以分為合成及分解兩種方法。

釩酸銀的應用范圍是比較廣泛的，首先它是一種化學試劑，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，被廣泛用于生物醫學、電子、汽車等領域。

2.釩酸銅的合成與應用

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和更加優良的電氣化學性能。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，對于導電的納米材料而言，會提高兩塊材料間的質子擴散效率。釩酸銅納米材料正是具有以上的優點，當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用具有很好的發展應用前景。同時，由于釩酸銅的性質等的影響，釩酸銅也被廣泛應用于其他類的電子產品中，如筆記本電腦、手機電話、攝影機、激光指南等現代電子設備中。

3.釩酸鉍的合成與應用

在BiVO4晶體中，Bi顯正三價，V顯負五價。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構。在不同溫度下反應，會出現不同晶型結構的釩酸鉍晶體。

釩酸鉍（BiVO4）在生活和生產中一直被用作黃色顏料，并且釩酸鉍性質優良，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構和白鎢礦型結構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構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；但因為其性質優良，而且還是一種安全環保的顏料，因此它在食品和藥品的著色等領域得到了廣泛應用；同時它有較小的比表面積；但是在激發電子—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，這些會導致光催化活性的降低。

4.釩青銅納米結構的合成與應用

釩青銅物質是指具有混價骨架結構的[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構，并解析其結構和測試其性質，發現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（插入離子的數量非化學計量）后的釩青銅仍可保持與原來結構相同的晶體結構。這些釩青銅的晶體結構大多數與[VxOy]晶體結構相同。

由于釩青銅的性質等方面的影響，釩被廣泛應用于工業催化、光催化、生物醫療等領域。

參考文獻：

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