專利名稱：彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O納米盤的溶劑熱法制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種制備彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)^H20納米盤的方法，屬于濕化學(xué)方法制備 納米材料范疇。利用本方法不需要高溫焙燒即可得到所要物質(zhì)。
背景技術(shù)：
鋰離子二次電池是應(yīng)用和開發(fā)前景最好的一種電源，而負(fù)極材料是制約其整體性能的 關(guān)鍵因素之一。最早商品化的鋰離子電池所采用的負(fù)極材料幾乎都是碳/石墨材料，但由于 碳/石墨材料第一次充放電時，會在碳表面形成鈍化膜，造成容量損失；而且碳的電極電位 與鋰的電位很接近，當(dāng)電池過充時，金屬鋰可能在碳電極表面析出，形成枝晶而引發(fā)安全 問題，且容量較低。因而需要研究開發(fā)新型高能鋰離子電池負(fù)極材料。將納米材料應(yīng)用于 鋰離子電池的電極材料已經(jīng)成為當(dāng)前一個重要的研究課題。鋰離子電池納米材料與非納米 材料相比，具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)(1)可以參與微米級尺寸材料所不能進(jìn)行的反應(yīng)；(2)比 表面積大，有助于減小電極電化學(xué)過程中的極化現(xiàn)象和增加電極與電解液之間的接觸面積， 這樣更有利于鋰離子在充放電過程中的嵌入和脫出；(3)粒度小，鋰離子在其中的嵌入深 度淺、擴(kuò)散路徑短，有利于鋰離子在其中的快速脫嵌；(4)更好地釋放鋰嵌入和脫嵌過程 中的應(yīng)力，提高循環(huán)壽命。
目前尚未見到關(guān)于制備彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2，H20納米盤負(fù)極材料的專利報道。 本發(fā)明利用低溫溶劑熱反應(yīng)一步直接制備具有彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2*H20納米盤負(fù) 極材料，工藝簡單易控制，而且成本低，便于進(jìn)一步擴(kuò)大化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種釆用低溫合成彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)rH20納米盤材料的 制備方法，其材料可作為鋰離子電池的負(fù)極電極材料。
本發(fā)明的彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04VH20納米盤的制備方法為溶劑熱法，包括以下步驟 步驟l、采用四價錫鹽為原材料，將其溶于無水乙醇中得到錫鹽溶液，錫鹽溶液的濃度是 0.2~2 mol/L;
步驟2、在步驟l得到的溶液中滴加85wtc/。的濃磷酸，調(diào)節(jié)溶液的pH值5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于反應(yīng)器中，使水熱釜的80%體積得以填充，在140 200。C
下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)12~48小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次以上，然后干燥得到白色粉末材料，即得彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2*H20納米盤產(chǎn)物。
本發(fā)明提供的彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2，H20納米盤制備方法的突出優(yōu)點(diǎn)是
1、 制備條件溫和，不需要高溫焙燒即可得到彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)^H20納米盤。
2、 制備設(shè)備和工藝簡單，生產(chǎn)周期短，工藝參數(shù)容易控制，易于工業(yè)推廣。
3、 彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04VH20納米盤作為鋰離子電池的負(fù)極電極材料，具有較高的 初始放電容量，尤其適于應(yīng)用在負(fù)極電極材料方面。
圖1是溶劑熱反應(yīng)制備的彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2*H20納米盤的XRD圖。 圖2是溶劑熱反應(yīng)制備的彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)rH20納米盤的SEM圖。 圖3是彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04VH20納米盤作為鋰離子電池負(fù)極電極材料的充放電性 能曲線。
所得樣品經(jīng)XRD測試，衍射圖譜(見圖l)中的特征峰與標(biāo)準(zhǔn)衍射圖譜(JCPDS, Card No. 31-1397)的峰值吻合，說明產(chǎn)物是純的Sn(HP04)^H20相。所得樣品經(jīng)過掃描電子顯 微鏡(JSM-5600)觀察(見圖2)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是由彈簧狀超結(jié)構(gòu)納米盤組成的。彈簧狀超結(jié)構(gòu) 的長度為0.5 5.0 pm。每個彈簧狀超結(jié)構(gòu)都是由直徑為400 800 nm的納米盤組成。所 得樣品經(jīng)過充放電性能測試(見圖3)，初始放電容量可達(dá)到373.7 mAh/g，說明該納米材 料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有較好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
步驟l、稱取氯化錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升錫離子的濃度為0.2mol/L 溶液；
步驟2、滴加85wtn/。的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，在180 'C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)24 小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌3次； 步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 "C下干燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2*H20納米盤。 實(shí)施例2
步驟1、稱取氯化錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升錫離子的濃度為1 mol/L 溶液；步驟2、滴加85wt。/。的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，在180 'C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)24 小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌4次； 步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 'C下干燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2*H20納米盤。 實(shí)施例3
步驟l、稱取氯化錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升溶液中錫離子的濃度為0.2 mol/L;
步驟2、滴加85wtn/。的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，在180 'C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)48 小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌3次； 步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 'C下干燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2 H20納米盤。 實(shí)施例4
步驟1、稱取氯化錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升錫離子的濃度為0.2 mol/L 溶液；
步驟2、滴加85wtn/o的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，在200 。C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)24 小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌3次； 步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 t下千燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2 仏0納米盤。 實(shí)施例5
步驟1、稱取氯化錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升錫離子的濃度為1 mol/L 溶液；
步驟2、滴加85wte/。的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，使水熱釜的80%體積得以填充， 在180 'C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)48小時；
5步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌3次；
步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 'C下干燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2 IW)納米盤。 實(shí)施例6
步驟l、稱取氯化錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升錫離子的濃度為1.4mol/L 溶液；
步驟2、滴加85wt。/。的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，在140 'C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)36 小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌3次； 步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 。C下干燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2 H20納米盤。 實(shí)施例7
歩驟l、稱取硝酸錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升錫離子的濃度為0.2mol/L 溶液；
步驟2、滴加85wt。/。的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，在180 'C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)24 小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌3次； 步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 'C下干燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2 &0納米盤。 實(shí)施例8
步驟1、稱取硝酸錫，將其溶于無水乙醇中，配成160毫升錫離子的濃度為2 mol/L 溶液；
步驟2、滴加85wt。/。的濃磷酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5;
步驟3、將步驟2所得溶液置于200毫升反應(yīng)器中，在180 'C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)12 小時；
步驟4、步驟3結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇離心洗滌3次； 步驟5、將步驟4得到的產(chǎn)物放置于恒溫干燥箱中60 'C下干燥12小時，得到彈簧狀 超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2 &0納米盤。
權(quán)利要求
1、彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HPO4)2·H2O納米盤的制備方法，其特征在于，溶劑熱法，包括以下步驟1)采用四價錫鹽為原材料，將其溶于無水乙醇中得到錫鹽溶液，錫鹽溶液的濃度是0.2～2mol/L；2)在步驟1)得到的溶液中滴加85wt％的濃磷酸，調(diào)節(jié)溶液的pH值為5；3)將步驟2)所得溶液置于反應(yīng)器中，使水熱釜的80％體積得以填充，在140～200℃下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)12～48小時；4)步驟3)結(jié)束后，將固體產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次以上，然后干燥得到白色粉末材料，即得彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HPO4)2·H2O納米盤產(chǎn)物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HP04)2'H20納米盤的制備方法， 其特征在于所述的四價錫鹽為硝酸錫或氯化錫。
全文摘要
本發(fā)明提供了彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O納米盤的溶劑熱法制備，屬于濕化學(xué)方法制備納米材料范疇，其特征在于采用四價錫鹽為原材料，將其溶于無水乙醇中得到錫鹽溶液，然后向上述溶液中滴加85wt％的濃磷酸，經(jīng)過140～200℃溫度下溶劑熱處理、離心洗滌、干燥，即可制得彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O納米盤粉末材料。該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是制備條件溫和，不經(jīng)高溫焙燒即可得到彈簧狀超結(jié)構(gòu)Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O納米盤，材料尺寸大小可以通過改變制備條件來控制，設(shè)備和工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C01B25/26GK101559933SQ200910062010
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者輝 喬, 張禮知, 賈法龍 申請人:華中師范大學(xué)