一種十字架結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化亞錫材料的制備，具體涉及一種十字架結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬氧化物半導(dǎo)體納米材料在很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛能，如在催化、傳感器、能量存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換等方面都具有巨大的應(yīng)用潛力，因此受到了很大的關(guān)注。以鋰離子二次電池為代表的可充電電池技術(shù)是目前清潔能源研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。鋰離子電池具有工作電壓和能量密度高、循環(huán)性好、無記憶效應(yīng)、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于便攜裝置所用儲(chǔ)能電池，并且逐步向電動(dòng)汽車領(lǐng)域延伸。但是鋰元素在地殼中存儲(chǔ)有限，且價(jià)格昂貴，不利于其大規(guī)模生產(chǎn)使用。而鈉由于豐富的存儲(chǔ)、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)使鈉離子電池被認(rèn)為是最有希望替代鋰離子電池的二次電池。
[0003]氧化亞錫作為鈉離子電池負(fù)極材料，被報(bào)道具有較好的電化學(xué)性能(Electrochemical properties of tin oxide anodes for sodium-1on batteries.Journal of Power Sources.2015 ;284:287-295)，因?yàn)檠趸瘉嗗a具有較好的導(dǎo)電性，這有利于電子的快速傳輸。然而，氧化亞錫作為鈉離子電池負(fù)極材料的相關(guān)研究甚少，并且氧化亞錫為亞穩(wěn)材料，不能從自然界直接獲得，因此，利用納米合成技術(shù)制備具有不同形貌和尺寸的納米氧化亞錫作為鈉離子電池負(fù)極材料，具有非常重要的意義。
[0004]目前，氧化亞錫的制備方法主要包括噴霧燃燒法、水熱合成法等。李春忠等人以辛酸亞錫為原料，采用噴霧燃燒法制備了納米片狀的氧化亞錫，作為鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，20次循環(huán)容量保持在400mAh g \容量損失率為47% (李春忠、胡彥杰、孔令艷等，一種氧化亞錫納米片的制備方法，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201210153297.6)。與噴霧燃燒法相比，水熱合成法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、條件溫和可控等優(yōu)點(diǎn)。孫廣等人以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，采用水熱法制備出了具有蜂巢狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫，預(yù)計(jì)作為鋰/鈉離子電池負(fù)極材料具有較好的電化學(xué)性能(孫廣、李彥偉、曹建亮等，一種蜂巢狀氧化亞錫納米材料的制備方法，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?201210157920.5)?？梢姡疅岷铣墒且环N獲得氧化亞錫納米材料的有效方法。然而，由于氧化亞錫是亞穩(wěn)態(tài)化合物，在水熱反應(yīng)過程中氧化亞錫容易被氧化成氧化錫，因此采用水熱法所制備的產(chǎn)物純度不夠高，合成中往往需要加入還原劑以提高產(chǎn)物的純度，這使得整個(gè)合成過程變得比較復(fù)雜，且增加成本。因此，通過一種簡(jiǎn)單、成本低的方法實(shí)現(xiàn)氧化亞錫的可控合成非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種十字架結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]1)將0.564?2.256g SnCl2.2H20加入30?60mL去離子水中并攪拌溶解得溶液A，用堿溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH至9?11，然后攪拌5?lOmin得到混合液；
[0008]2)將混合液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱釜中，并在所述水熱釜中充滿氮?dú)猓缓髮⑺鏊疅岣糜诰喾磻?yīng)器中，然后在180?220°C下反應(yīng)2?12h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將反應(yīng)得到的沉淀(灰黑色粉體)分離，將分離得到的沉淀真空冷凍干燥得到氧化亞錫材料。
[0009]所述堿溶液為濃度12mol.L 1的NH 3.H20o
[0010]所述混合液中Sn2+的濃度為0.04?0.3mol.L \
[0011 ] 所述水熱釜的填充度控制在30?80 %。
[0012]所述真空冷凍干燥的條件為:-50°C、20Pa以及8?12h。
[0013]所述氧化亞錫材料為粒徑2?6 μ m的十字架結(jié)構(gòu)氧化亞錫粉體，十字架結(jié)構(gòu)由氧化亞錫顆粒組裝而成。
[0014]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0015]本發(fā)明以水作為溶劑，以SnCl2.2H20作為錫源，采用一步水熱法制備了粒徑為2?6 μ m的氧化亞錫粉體，通過pH調(diào)控氧化亞錫為十字架結(jié)構(gòu)，且十字架結(jié)構(gòu)由細(xì)小的氧化亞錫顆粒組裝而成，純度高。另外，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫度低、重復(fù)性高、周期短、能耗低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，在實(shí)際應(yīng)用方面具有顯著的科學(xué)意義。
【附圖說明】
[0016]圖1為實(shí)施例2所制備的十字架結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜；
[0017]圖2為實(shí)施例2所制備的十字架結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體的掃描電鏡(SEM)照片(低倍圖)；
[0018]圖3為實(shí)施例2所制備的十字架結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體的掃描電鏡(SEM)照片(高倍圖)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]1)將 0.564g SnCl2.2Η20 溶于 30mL 去離子水中后再加入 12mol.L 1濃 ΝΗ3.Η20，調(diào)節(jié)溶液的pH為9，然后于室溫下攪拌5min得到均勾的混合液，混合液中Sn2+的濃度為0.06mol.L S
[0022]2)將上述得到的混合液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱釜中，并在水熱釜中充滿氮?dú)夂笾糜诰喾磻?yīng)器(煙臺(tái)科立化工設(shè)備有限公司，KLJX-8A)中，在180°C溫度下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將灰黑色粉體分離，將分離得到的粉體真空冷凍干燥(_50°C、20Pa以及10h)得到氧化亞錫粉體；
[0023]3)用日本理學(xué)D/max2000PCX-射線衍射儀分析樣品(氧化亞錫粉體)，發(fā)現(xiàn)樣品與JCPDS編號(hào)為78-1913的SnO結(jié)構(gòu)一致，將該樣品用美國(guó)FEI公司S-4800型的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)進(jìn)行觀察，可以看出所制備的氧化亞錫粉體為細(xì)小顆粒組裝的十字架結(jié)構(gòu)，十字架結(jié)構(gòu)粒徑為2?6 μ m。
[0024]實(shí)施例2
[0025]1)將 1.128g SnCl2.2H20 溶于 50mL 去離子水中后再加入 12mol.L 1濃 NH 3.H20，調(diào)節(jié)溶液的pH為10，然后于室溫下攪拌lOmin得到均勻的混合液，混合液中Sn2+的濃度為0.08mol.L S
[0026]2)將上述得到的混合液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱釜中，并在水熱釜中充滿氮?dú)夂笾糜诰喾磻?yīng)器(煙臺(tái)科立化工設(shè)備有限公司，KLJX-8A)中，在180°C溫度下反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將灰黑色粉體分離，將分離得到的粉體真空