一種低溫合成硫化錫納米線的方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由硫化錫納米線作為鋰離子電池負極材料，屬于鋰離子電池材料領(lǐng)域，特別是涉及一種低溫合成硫化錫納米線的方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的工業(yè)化產(chǎn)品如:電視、電腦、手機、新能源汽車等已經(jīng)進入人們的日常生活中，極大的改善了人們的生活條件。但是隨之而來的全球環(huán)境污染和能源日益衰竭，對體積小、質(zhì)量輕、循環(huán)壽命長、比容量高的電池的要求也越來越高。與其他傳統(tǒng)儲能電池相比，鋰離子電池能量密度高，可達150?200Wh/kg，遠高于N1-MH電池的60-75Wh/Kg ;鋰離子電池的開路電壓很高可達3.3?4.2V，遠高于鉛酸電池的2V ；此外鋰離子電池還具有輸出功率大、充放電速度快、工作溫度范圍寬等優(yōu)點。這些因素都預(yù)示了鋰動力電池的未來地位將會得到體現(xiàn)。
[0003]硫化錫具有(MI2型層狀結(jié)構(gòu)，一層錫原子夾雜在兩層硫原子之間，金屬錫尚子置于兩層的硫離子之間，每個錫離子周圍有六個硫離子形成正八面體配位，即硫離子采取ABAB六方密堆積，層內(nèi)為共價鍵結(jié)合，層與層之間存在弱的范德華力。SnS2的這種層狀結(jié)構(gòu)中存在很多晶格空位，可作為“插層”的主體晶格。這種結(jié)構(gòu)上的優(yōu)越的柔韌性使它能作為基底，通過共軛化合物的插入，形成具有獨特光電性質(zhì)的插層化合物。鋰離子也可以插入其中，因此，硫化錫也被認為是有前途的鋰離子電池負極材料。
[0004]傳統(tǒng)制備硫化錫納米線的制備工藝復(fù)雜、能耗大，而且這些方法的實驗條件要求苛刻，有的水熱溫度高達200°C，水熱時間也長達24h甚至更長。在傳統(tǒng)水熱法中，用到的反應(yīng)容器都是聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜。這些制備方法的條件高，能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種低溫合成硫化錫納米線的方法及應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種低溫合成硫化錫納米線的方法，其特征在于，所述低溫合成硫化錫納米線的方法采用一鍋法合成，步驟如下:
[0007]I)在反應(yīng)容器內(nèi)，將蛋白質(zhì)水溶液和Sn(N03)4水溶液混合均勻，蛋白質(zhì)水溶液的濃度為50毫克/毫升，Sn (N03) 4水溶液的濃度為為10毫摩爾/升，蛋白質(zhì)水溶液與Sn(N03)4水溶液的體積比為為1:1，磁力攪拌下常溫反應(yīng)5分鐘，得到無色透明液體；
[0008]2)用濃度為I摩爾/升的NaOH水溶液調(diào)節(jié)上述液體pH為10.0 ;
[0009]3)按上述I)、2)步驟制備一組體積相同的液體分別加入容器中，在各容器中分別加入濃度為10-100毫摩爾/升的硫族元素化合物水溶液并調(diào)節(jié)Sn元素與S元素的摩爾比為1:2-4，在攪拌、48°0條件下反應(yīng)10小時，即可制得硫化錫納米線。
[0010]作為優(yōu)選，所述蛋白質(zhì)為牛血清白蛋白。
[0011]作為優(yōu)選，所述硫族元素化合物為硫化鉀、硫化銨、巰基乙酸鈉或谷胱甘肽。
[0012]低溫合成硫化錫納米線的方法合成的硫化錫納米線在鋰離子電池負極材料中的應(yīng)用。
[0013]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果是:
[0014]1、本發(fā)明由硫化錫納米線，其中將硫化錫材料納米化，大大減少了電池循環(huán)過程中，電極材料的體積效應(yīng)，并且創(chuàng)新的制得了納米線的硫化錫，而且納米線與納米線之間有足夠大的空隙，納米線在鋰離子插入和脫嵌過程中，由于線與線之間有足夠大的空隙，不會造成主體材料相互擠壓粉化，進一步增加鋰離子電池負極材料的儲鋰容量，使得不可逆容量減小。
[0015]2、本發(fā)明所制得的材料主要應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池等方面，因此，它具有前打的市場前景以及發(fā)展?jié)摿?。而且本發(fā)明所用的低溫合成，所需設(shè)備簡單，反應(yīng)條件溫和，簡單易行，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1根據(jù)本發(fā)明提供的低溫合成硫化錫納米線的方法合成的硫化錫納米線的掃描電鏡圖，(b)為(a)的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0017]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0018]實施例1:一種低溫合成硫化錫納米線的方法，其特征在于，所述硫化錫納米線的合成方法采用一鍋法合成，步驟如下:
[0019]I)在圓底燒瓶內(nèi)，將5毫升濃度為50毫克/毫升的牛血清白蛋白水溶液和5毫升濃度為為10毫摩爾/升Sn (N03) 4水溶液混合均勻，磁力攪拌下常溫反應(yīng)5分鐘，得到無色透明液體；
[0020]2)用0.5毫升濃度為I摩爾/升的氨水溶液調(diào)節(jié)上述液體pH為10.0 ;
[0021]3)按上述I)、2)步驟制備三份體積均為10.5毫升的液體分別加入三個容器中，在三個容器中分別加入0.5毫升濃度為16.7毫摩爾/升、25毫摩爾/升和100毫摩爾/升的硫化鉀水溶液來調(diào)節(jié)Sn元素與S元素的摩爾比為1:2，1:3，1:4。在攪拌、37°C條件下反應(yīng)10小時，即可制得SnS2納米線。所得到的SnS2為納米線結(jié)構(gòu)，其直徑約為10nm，長度為200_300nmo
[0022]實施例2: —種低溫制備硫化錫納米線的方法，其特征在于，所述硫化錫納米線的制備方法采用一鍋法合成，步驟如下:
[0023]I)在圓底燒瓶內(nèi)，將5毫升濃度為50毫克/毫升的牛血清白蛋白水溶液和5毫升濃度為為10毫摩爾/升Sn (N03) 4水溶液混合均勻，磁力攪拌下常溫反應(yīng)5分鐘，得到無色透明液體；
[0024]2)用0.5毫升濃度為I摩爾/升的氨水溶液調(diào)節(jié)上述液體pH為10.0 ;
[0025]3)按上述I)、2)步驟制備三份體積均為10.5毫升的液體分別加入三個容器中，在三個容器中分別加入0.5毫升濃度為16.7毫摩爾/升、25毫摩爾/升和100毫摩爾/升的硫化銨水溶液來調(diào)節(jié)Sn元素與S元素的摩爾比為1:2，1:3，1:4。在攪拌、37°C條件下反應(yīng)10小時，即可制得SnS2納米線。所得到的SnS2為納米線結(jié)構(gòu)，其直徑約為10nm，長度為200_300nmo
[0026]實施例3:—種低溫合成硫化錫納米線的方法，其特征在于，所述硫化錫納米線的合成方法采用一鍋法合成，步驟如下:
[0027]I)在圓底燒瓶內(nèi)，將5毫升濃度為50毫克/毫升的牛血清白蛋白水溶液和5毫升濃度為為10毫摩爾/升Sn (N03) 4水溶液混合均勻，磁力攪拌下常溫反應(yīng)5分鐘，得到無色透明液體；
[0028]2)用0.5毫升濃度為I摩爾/升的氨水溶液調(diào)節(jié)上述液體pH為10.0 ;
[0029]3)按上述I)、2)步驟制備三份體積均為10.5毫升的液體分別加入三個容器中，在三個容器中分別加入0.5毫升濃度為16.7毫摩爾/升、25毫摩爾/升和100毫摩爾/升的巰基乙酸鈉水溶液來調(diào)節(jié)Sn元素與S元素的摩爾比為1:2，1:3，1:4。在攪拌、37°C條件下反應(yīng)10小時，即可制得SnS2納米線。所得到的SnS2為納米線結(jié)構(gòu)，其直徑約為10nm，長度為 200-300nm。
[0030]實施例4:一種低溫合成硫化錫納米線的方法，其特征在于，所述硫化錫納米線的合成方法采用一鍋法合成，步驟如下:
[0031]I)在圓底燒瓶內(nèi)，將5毫升濃度為50毫克/毫升的牛血清白蛋白水溶液和5毫升濃度為為10毫摩爾/升Sn (N03) 4水溶液混合均勻，磁力攪拌下常溫反應(yīng)5分鐘，得到無色透明液體；
[0032]2)用0.5毫升濃度為I摩爾/升的氨水溶液調(diào)節(jié)上述液體pH為10.0 ;
[0033]3)按上述I)、2)步驟合成三份體積均為10.5毫升的液體分別加入三個容器中，在三個容器中分別加入0.5毫升濃度為16.7毫摩爾/升、25毫摩爾/升和100毫摩爾/升的谷胱甘肽水溶液來調(diào)節(jié)Sn元素與S元素的摩爾比為1:2，1:3，1:4。在攪拌、37°C條件下反應(yīng)10小時，即可制得SnS2納米線。所得到的SnS2為納米線結(jié)構(gòu)，其直徑約為10nm，長度為200_300nmo
[0034]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種低溫合成硫化錫納米線的方法，其特征在于，所述低溫合成硫化錫納米線的方法采用一鍋法合成，步驟如下: 1)在反應(yīng)容器內(nèi)，將蛋白質(zhì)水溶液和Sn(N03) 4水溶液混合均勻，蛋白質(zhì)水溶液的濃度為50毫克/毫升，Sn (N03) 4水溶液的濃度為為10毫摩爾/升，蛋白質(zhì)水溶液與Sn (N03) 4水溶液的體積比為為1:1，磁力攪拌下常溫反應(yīng)5分鐘，得到無色透明液體； 2)用濃度為I摩爾/升的NaOH水溶液調(diào)節(jié)上述液體pH為10.0 ; 3)按上述1)、2)步驟制備一組體積相同的液體分別加入容器中，在各容器中分別加入濃度為10-100毫摩爾/升的硫族元素化合物水溶液并調(diào)節(jié)Sn元素與S元素的摩爾比為1:2-4，在攪拌、48°C條件下反應(yīng)10小時，即可制得硫化錫納米線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫合成硫化錫納米線的方法，其特征在于:所述蛋白質(zhì)為牛血清白蛋白。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫合成硫化錫納米線的方法，其特征在于:所述硫族元素化合物為硫化鉀、硫化銨、巰基乙酸鈉或谷胱甘肽。
4.采用權(quán)利要求1-3中任一項所述的低溫合成硫化錫納米線的方法合成的硫化錫納米線在鋰離子電池負極材料中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由硫化錫納米線作為鋰離子電池負極材料，屬于鋰離子電池材料領(lǐng)域，特別是涉及一種低溫合成硫化錫納米線的方法及應(yīng)用。本申請采用一鍋法、低溫合成，所需設(shè)備簡單，反應(yīng)條件溫和，簡單易行，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所制得的硫化錫納米線主要應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池等方面，因此，它具有前打的市場前景以及發(fā)展?jié)摿Α?br>【IPC分類】C01G19-00, B82Y40-00, B82Y30-00
【公開號】CN104724751
【申請?zhí)枴緾N201510078909
【發(fā)明人】蔣俊美, 蔣俊波, 蔣阿生
【申請人】溧陽市超強鏈條制造有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月14日