聚苯胺包覆無定形五氧化二釩納米線（VOH@PANI NWs）的形貌表征和結構分析

有文獻報道了一種聚苯胺包覆無定形五氧化二釩納米線（VOH@PANI）的復合材料，將其應用到鋰硫電池多功能隔膜大幅提升電池的電化學性能。該工作**通過利用溶膠凝膠法制備了無定形五氧化二釩納米線（V2O5·nH2O，記為VOH），然后通過原位聚合的方法在其表面包覆一層導電聚苯胺以改善金屬氧化物導電性較差的缺點。通過多種表征手段驗證了無定形五氧化二釩（VOH）在對多硫化物的吸附、催化以及鋰離子擴散方面的表現要優于晶體型五氧化二釩（VO）。同時，聚苯胺的包覆**地改善了金屬氧化物導電性差的特性。得益于無定形VOH和聚苯胺的協同作用，多硫化物的擴散問題得以緩解，同時電極反應的動力學過程也得到提升。使用該多功能隔膜，鋰硫電池的長循環性能和倍率性能得到明顯提升。

1. VOH@PANI NWs的形貌表征和結構分析

利用溶膠凝膠法制備了單分散的VOH NWs，HRTEM圖像顯示該納米線的長度可達數微米，直徑為5.7 ± 0.3 nm，FFT圖像表明所制備VOH NWs屬于長程無序的無定形結構。得益于VOH NWs具備較強的氧化性，導電聚苯胺殼在多條VOH NWs的表面原位聚合，HRTEM圖像及元素分布圖表明，聚苯胺對VOH NWs形成完整的包覆。

圖1 (a-c) VOH NWs的HRTEM圖像; (d-e) VOH@PANI NWs的HRTEM圖像; (g) VOH@PANI NWs的HAADF-STEM圖像及其對應的(h) 元素面分布圖、(i) 元素線分布

此外，XRD圖譜顯示VOH表現出 (00l) 晶面取向。同時，聚苯胺的加入使得 (001) 晶面間距繼續擴大，衍射角2θ往更小的角度偏移。FT-IR圖譜表明：相較于晶體型VO，無定形VOH多出V4+的吸收峰，表明存在極少量的V5+被還原為V4+。XPS表征進一步對比了VOH@PANI與VOH中V元素電子價態上的差異，結果顯示在氧化苯胺聚合的過程中，有更多的V5+被還原為V4+。同時，對VOH@PANI中N元素的表征顯示，聚苯胺上存在的功能化基團 (=N?) 也將會對提升鋰硫電池性能提供幫助。

圖2 (a) XRD圖譜; (b) Raman 光譜; (c) FT-IR光譜; (d) XPS 光譜圖; (e) V2p、(f) N1s XPS譜圖及其對應的擬合曲線。

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聚苯胺納米線

熒光標記聚苯胺PANI納米線

聚苯胺PANI納米線

聚苯胺納米線(PAINW)定制

表面修飾導電聚苯胺納米線的聚苯乙烯微球

鍺酸銅及其聚苯胺復合納米線

聚苯胺納米線修飾的DNA

熒光標記PANI納米線

Ni(OH)2納米線表面包覆聚苯胺(PANI)

Ni(OH)2/PANI復合納米線

ZnO-聚苯胺同軸納米線

聚苯胺/ZnO復合材料納米線

Pt 負載 PANI/CNTs 復合納米線(Pt-PANI/CNTs)

Cu2O/TiO2、PANI/TiO2同軸納米線

聚苯胺/銀納米線/碳納米管復合材料

表面包覆PANI納米線的PGMA@PANI復合納米材料

鐵離子摻雜PANI納米線

PANI納米線均勻負載于纖維素膜表面

酸摻雜的P型導電聚合物PANI納米線

PANi納米線結構(PNW-Si NPs)

聚苯胺包覆改性硅納米粒子

TMEG表面生長的PANI納米線(PANI/TMEG10%,長度為100 nm、直徑為50 nm)

PANI納米線/還原氧化石墨烯復合材料

交聯狀聚苯胺包覆碳纖維(PANI/CNF)復合納米線

聚苯胺納米線(PANI)為基底,繼而修飾上金納米粒子

聚乙二醇/金納米粒子/聚苯胺納米線(PEG/AuNPs/PANI)

二氧化錳納米線表面生長聚苯胺PANi

核殼結構的二氧化錳納米線/聚苯胺(polyaniline,PANI)整體材料

聚苯胺納米線/還原氧化石墨烯(PANI/rGO)復合材料

HPA/PANI納米線列陣

聚苯胺納米線(PANI)與聚丙烯酸(PAA)復合材料

微孔炭/聚苯胺納米線(MC/PANI)復合材料

B-GO/PANI和S-GO/PANI納米線復合材料

以上資料來自西安齊岳生物小編zhn2021.02.26