【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于晶體材料與電解液添加劑，具體涉及一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、在能源領(lǐng)域，由于鋰資源的有限可用性以及使用易燃有機(jī)電解質(zhì)而引起的安全問題，導(dǎo)致鋰離子電池的發(fā)展應(yīng)用受到限制。水系鋅離子電池(azibs)作為極具前景的替代品，具有成本低、安全性高、820mah/g的理論比容量以及zn2+/zn的低再氧化電位(-0.76vvs.she)等優(yōu)點(diǎn)。然而，其實(shí)際應(yīng)用面臨著鋅枝晶生長、腐蝕和析氫反應(yīng)(her)等問題。
2、因此，研究人員致力于開發(fā)提高鋅陽極性能的策略，包括膜改性、人工保護(hù)層構(gòu)建和電解質(zhì)調(diào)節(jié)。其中，在電解液中加入添加劑被認(rèn)為是調(diào)節(jié)和穩(wěn)定鋅陽極的有效策略。電解質(zhì)添加劑的功能可分為兩類：第一類涉及屏蔽尖端效應(yīng)，以抑制枝晶生長；第二類旨在抑制副反應(yīng)，如her。目前，單一功能電解質(zhì)添加劑在提高azibs性能方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。與之相比，雙功能電解質(zhì)添加劑的開發(fā)進(jìn)展相對(duì)緩慢。此外，由于添加劑在循環(huán)過程中的消耗會(huì)導(dǎo)致其穩(wěn)定性不足，目前迫切需要發(fā)展穩(wěn)定高效的雙功能電解質(zhì)添加劑。
3、多金屬氧酸鹽(pom)是一類由早期過渡金屬(w、mo、v、nb、ta)和氧原子組成的多氧陰離子。poms具有多樣的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的化學(xué)性能，在催化、醫(yī)藥、電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。特別是，它們可以在氧化還原反應(yīng)中容納大量的電子和離子，同時(shí)保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。令人著迷的是，這一特性使pom成為一類潛在的高效azibs電解質(zhì)添加劑。然而，這方面的研究相當(dāng)有限，急需拓展，尤其是pom作為雙功能電解質(zhì)添
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述問題，本專利技術(shù)提出了一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物及其制備方法和應(yīng)用，該專利技術(shù)的制備方法過程簡單，所制得的水溶性高核稀土鎢多酸簇合物在水系鋅離子電池中呈現(xiàn)出優(yōu)異的電解液改性表現(xiàn)，大大提高了電池的使用壽命，具備良好的穩(wěn)定性。
2、本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物，所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的分子式為：
4、[h2n(ch3)2]9h5.5na8[nd9(oh)6(h2o)6(no3)(xo4)(a-α-siw9o34)(a-α-siw10o37)3]·50h2o，其中，x＝0.25si+0.75w；a-α表示金屬-氧簇所屬的構(gòu)型；所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物結(jié)晶于三斜晶系，空間群為p-1，晶體結(jié)構(gòu)為c3對(duì)稱性的三殼結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層是一個(gè)平面三角形的no3-陰離子；殼層2包含兩個(gè)部分，一部分是由3個(gè)九配位的ndo5(oh)3(h2o)、3個(gè)八配位的ndo6(oh)(h2o)和3個(gè)八配位的ndo6(oh)2組成的杯狀的九核{(lán)nd9o37(oh)6(h2o)6}簇，另一部分是一個(gè)si和w無序分布的xo4四面體，xo4四面體與三個(gè)ndo6(oh)(h2o)通過共角方式形成殼層2的籠狀{nd9o33(oh)6(h2o)6(xo4)}簇；殼層3是由圍繞在殼層2外部的一個(gè){a-α-siw9o34}鎢多酸簇塊和三個(gè){a-α-siw10o37}鎢多酸簇塊組成。
5、優(yōu)選地，所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的晶胞參數(shù)為：α＝103.0350(10)°，β＝106.7890(10)°，γ＝97.0860(10)°，計(jì)算密度為3.347g/cm3。
6、一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的制備方法，具體制備過程為：依次稱取前驅(qū)體na10[a-α-siw9o34]·18h2o、六水合硝酸釹、氫氧化鎳、鹽酸二甲胺溶于水中，再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)混合溶液的ph至10，充分?jǐn)嚢瑁俎D(zhuǎn)入聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，并置于烘箱進(jìn)行水熱反應(yīng)，將水熱反應(yīng)后的溶液過濾，濾液于室溫下緩慢揮發(fā)一周，將揮發(fā)后所得產(chǎn)物收集、清洗，得紫色塊狀晶體，即得到水溶性高核稀土鎢多酸簇合物；所述前驅(qū)體na10[a-α-siw9o34]·18h2o、六水合硝酸釹、氫氧化鎳、鹽酸二甲胺和水添加的摩爾比0.095:0.19:0.32:0.93:222.22；所述水熱反應(yīng)的溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為5天。
7、一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的應(yīng)用，所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物作為電解液添加劑，應(yīng)用于水系鋅離子電池領(lǐng)域中；所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物溶解在znso4溶液中時(shí)，水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的簇陰離子和zn2+之間的相互作用，引起簇間原位連接生成一個(gè)新的二維蜂窩無限擴(kuò)展簇基層。
8、采用上述技術(shù)方案后，本專利技術(shù)與
技術(shù)介紹
相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：該專利技術(shù)的制備方法過程簡單，通過水熱合成法結(jié)合揮發(fā)法兩步即可得到高產(chǎn)量的純樣的水溶性高核稀土鎢多酸簇合物。該水溶性高核稀土鎢多酸簇合物是一例新穎的由九核釹簇取代形成的高核鎢多酸簇合物，所制得的水溶性高核稀土鎢多酸簇合物在水系鋅離子電池中表現(xiàn)出比較優(yōu)異的電解液添加劑效果，可在鋅陽極上形成保護(hù)層，有效抑制了鋅陽極上的副反應(yīng)，并且抑制了鋅枝晶的生長，促進(jìn)了zn2+離子在陽極表面的均勻沉積，大大提高了電池的使用壽命。
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物，其特征在于，所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的分子式為：
2.如權(quán)利要求1所述的一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物，其特征在于，所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的晶胞參數(shù)為：α＝103.0350(10)°，β＝106.7890(10)°，γ＝97.0860(10)°，計(jì)算密度為3.347g/cm3。
3.一種如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的制備方法，其特征在于，具體制備過程為：依次稱取前驅(qū)體Na10[A-α-SiW9O34]·18H2O、六水合硝酸釹、氫氧化鎳、鹽酸二甲胺溶于水中，再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)混合溶液的pH至10，充分?jǐn)嚢瑁俎D(zhuǎn)入聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，并置于烘箱進(jìn)行水熱反應(yīng)，將水熱反應(yīng)后的溶液過濾，濾液于室溫下緩慢揮發(fā)一周，將揮發(fā)后所得產(chǎn)物收集、清洗，得紫色塊狀晶體，即得到水溶性高核稀土鎢多酸簇合物；所述前驅(qū)體Na10[A-α-SiW9O34]·18H2O、六水合硝酸釹、氫氧化鎳、鹽酸二甲胺和水添加的摩爾比0.095:0.19:0.32:0.93:222.22；所述水熱反應(yīng)的溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為5
4.一種如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的應(yīng)用，其特征在于：所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物作為電解液添加劑，應(yīng)用于水系鋅離子電池領(lǐng)域中；所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物溶解在ZnSO4溶液中時(shí)，水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的簇陰離子和Zn2+之間的相互作用，引起簇間原位連接生成一個(gè)新的二維蜂窩無限擴(kuò)展簇基層。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物，其特征在于，所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的分子式為：
2.如權(quán)利要求1所述的一種水溶性高核稀土鎢多酸簇合物，其特征在于，所述水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的晶胞參數(shù)為：α＝103.0350(10)°，β＝106.7890(10)°，γ＝97.0860(10)°，計(jì)算密度為3.347g/cm3。
3.一種如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的水溶性高核稀土鎢多酸簇合物的制備方法，其特征在于，具體制備過程為：依次稱取前驅(qū)體na10[a-α-siw9o34]·18h2o、六水合硝酸釹、氫氧化鎳、鹽酸二甲胺溶于水中，再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)混合溶液的ph至10，充分?jǐn)嚢瑁俎D(zhuǎn)入聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，并置于烘箱進(jìn)行水熱反應(yīng)，將水熱反應(yīng)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭壽添，陳藝，郭正偉，張澤洵，蔡平偉，李新雄，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：福州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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