聚苯胺包覆无定形五氧化二钒纳米线（VOH@PANI NWs）的形貌表征和结构分析

有文献报道了一种聚苯胺包覆无定形五氧化二钒纳米线（VOH@PANI）的复合材料，将其应用到锂硫电池多功能隔膜大幅提升电池的电化学性能。该工作**通过利用溶胶凝胶法制备了无定形五氧化二钒纳米线（V2O5·nH2O，记为VOH），然后通过原位聚合的方法在其表面包覆一层导电聚苯胺以改善金属氧化物导电性较差的缺点。通过多种表征手段验证了无定形五氧化二钒（VOH）在对多硫化物的吸附、催化以及锂离子扩散方面的表现要优于晶体型五氧化二钒（VO）。同时，聚苯胺的包覆**地改善了金属氧化物导电性差的特性。得益于无定形VOH和聚苯胺的协同作用，多硫化物的扩散问题得以缓解，同时电极反应的动力学过程也得到提升。使用该多功能隔膜，锂硫电池的长循环性能和倍率性能得到明显提升。

1. VOH@PANI NWs的形貌表征和结构分析

利用溶胶凝胶法制备了单分散的VOH NWs，HRTEM图像显示该纳米线的长度可达数微米，直径为5.7 ± 0.3 nm，FFT图像表明所制备VOH NWs属于长程无序的无定形结构。得益于VOH NWs具备较强的氧化性，导电聚苯胺壳在多条VOH NWs的表面原位聚合，HRTEM图像及元素分布图表明，聚苯胺对VOH NWs形成完整的包覆。

图1 (a-c) VOH NWs的HRTEM图像; (d-e) VOH@PANI NWs的HRTEM图像; (g) VOH@PANI NWs的HAADF-STEM图像及其对应的(h) 元素面分布图、(i) 元素线分布

此外，XRD图谱显示VOH表现出 (00l) 晶面取向。同时，聚苯胺的加入使得 (001) 晶面间距继续扩大，衍射角2θ往更小的角度偏移。FT-IR图谱表明：相较于晶体型VO，无定形VOH多出V4+的吸收峰，表明存在极少量的V5+被还原为V4+。XPS表征进一步对比了VOH@PANI与VOH中V元素电子价态上的差异，结果显示在氧化苯胺聚合的过程中，有更多的V5+被还原为V4+。同时，对VOH@PANI中N元素的表征显示，聚苯胺上存在的功能化基团 (=N−) 也将会对提升锂硫电池性能提供帮助。

图2 (a) XRD图谱; (b) Raman 光谱; (c) FT-IR光谱; (d) XPS 光谱图; (e) V2p、(f) N1s XPS谱图及其对应的拟合曲线。

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以上资料来自西安齐岳生物小编zhn2021.02.26