一種貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法：以SnCl2·2H2O作為錫源，檸檬酸等作為還原劑，采用一步水熱法制備了粒徑為10～20μm的貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體，且貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫均由厚度為1～2μm的片體組成。由于其結(jié)構(gòu)特殊，預(yù)計(jì)可在鋰/鈉離子電池負(fù)極材料、化學(xué)合成催化劑等方面具有良好的應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)制備周期短，工藝簡單，重復(fù)性高，反應(yīng)溫度低，能耗低，節(jié)約生產(chǎn)成本，適合大規(guī)模生產(chǎn)制備。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法
本專利技術(shù)涉及一種氧化亞錫材料的制備，具體涉及一種貝殼狀結(jié)構(gòu)氧化亞錫粉體的制備方法。
技術(shù)介紹
目前，碳基負(fù)極材料和鈦基負(fù)極材料均具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，但是容量只有200～300mAhg-1。而且由于其有限的活性位點(diǎn)，容量難以有很大的提高。因此，開發(fā)新型的具有高容量的負(fù)極材料很有意義。在對負(fù)極材料的研究中，發(fā)現(xiàn)SnO2的儲鈉容量為667mAhg-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石墨和鈦基負(fù)極材料的理論容量，引起了電池材料界的廣泛關(guān)注。最近的研究發(fā)現(xiàn)，相比于氧化錫負(fù)極材料而言，氧化亞錫負(fù)極材料在包括循環(huán)性能在內(nèi)的電化學(xué)性能方面表現(xiàn)更為優(yōu)異(Electrochemicalpropertiesoftinoxideanodesforsodium-ionbatteries.JournalofPowerSources.2015；284:287-295)，因?yàn)檠趸瘉嗗a的低極化性使其具有較好的導(dǎo)電性，這有利于電子的快速傳輸。然而，與合金類單質(zhì)相似，氧化亞錫負(fù)極材料具有很大的體積效應(yīng)，導(dǎo)致在充放電過程中材料的粉化脫落，降低了電池的效率和循環(huán)穩(wěn)定性，極大地影響了這類材料的實(shí)際應(yīng)用。而通過結(jié)構(gòu)調(diào)控制備出具有特殊結(jié)構(gòu)(片狀、多孔等)的氧化亞錫在一定程度上可以緩解氧化亞錫在充放電過程中的體積膨脹。并且，氧化亞錫為亞穩(wěn)材料，不能從自然界直接獲得。因此，采用一種簡單地方法制備出具有特殊形貌的氧化亞錫具有重要的意義。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，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(李春忠、胡彥杰、孔令艷等，一種氧化亞錫納米片的制備方法，中國專利申請?zhí)枺?01210153297.6)。與噴霧燃燒法相比，水熱合成法具有設(shè)備簡單、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(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，中國專利申請?zhí)枺?01210157920.5)，以乙醇為溶劑制備出了多孔球狀氧化亞錫(孫廣、李彥偉、曹建亮等，一種制備多孔球狀氧化亞錫納米材料方法，中國專利申請?zhí)枺?01210157927.7)?？梢?，水熱合成是一種獲得氧化亞錫納米材料的有效方法。但是目前關(guān)于水熱法合成氧化亞錫納米材料的報(bào)道相對較少，如何通過水熱工藝的調(diào)節(jié)，制備具有特殊形貌的氧化亞錫納米材料仍是目前納米合成
的研究熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用了以下技術(shù)方案：1)將1.128～4.512gSnCl2·2H2O加入50～90mL去離子水中并攪拌溶解得溶液A，向溶液A中加入還原劑，然后超聲處理10～30min得溶液A1，所述SnCl2·2H2O與還原劑的質(zhì)量比為0.31～3.76:1，用NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液A1的pH至7～8后攪拌5～10min得到混合液；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120～180℃下反應(yīng)5～10h，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。所述還原劑為檸檬酸、草酸或水合肼。所述溶液A1中Sn2+的濃度為0.05～0.4mol·L-1。所述超聲處理采用的超聲功率為40～100W。所述NH3·H2O的濃度為14.8mol·L-1。所述水熱釜的填充度控制在50～90％。所述真空冷凍干燥的條件為：-50℃、20Pa以及8～12h。所述氧化亞錫材料為粒徑為10～20μm的貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體，貝殼狀結(jié)構(gòu)均由厚度為1～2μm的片體組成。本專利技術(shù)的有益效果體現(xiàn)在：本專利技術(shù)以水作為溶劑，以SnCl2·2H2O作為錫源，檸檬酸等作為還原劑。采用一步水熱法制備了粒徑為10～20μm的貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體，且貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫均由厚度為1～2μm的片組成，純度高，此外，本專利技術(shù)制備方法簡單，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)應(yīng)用。附圖說明圖1為實(shí)施例3所制備的貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜；圖2為實(shí)施例3所制備的貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫粉體的掃描電鏡(SEM)照片(低倍圖)；圖3為實(shí)施例3所制備的貝殼狀結(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)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)作詳細(xì)說明。實(shí)施例11)將1.128gSnCl2·2H2O溶于50mL去離子水中后再加入1.2g檸檬酸，然后超聲處理10min(80W)得溶液A1，溶液A1中Sn2+的濃度為0.1mol·L-1，再向溶液A1中滴加濃度為14.8mol·L-1的濃NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液的pH為7，然后于室溫下攪拌5min得到均勻的混合液；2)將上述得到的混合液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱釜中，填充度為50％，并在水熱釜中充滿氮?dú)夂笾糜诰喾磻?yīng)器(煙臺科立化工設(shè)備有限公司，KLJX-8A)中，在120℃溫度下反應(yīng)10h，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℃、20Pa以及10h)得到氧化亞錫粉體；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編號為78-1913的SnO結(jié)構(gòu)一致，將該樣品用美國FEI公司S-4800型的場發(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是尺寸約為20μm的貝殼狀結(jié)構(gòu)，且貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫均由厚度為1～2μm的片組成。實(shí)施例21)將2.256gSnCl2·2H2O溶于50mL去離子水中后再加入3.6g檸檬酸，然后超聲處理20min(100W)得溶液A1，溶液A1中Sn2+的濃度為0.2mol·L-1，再向溶液A1中滴加濃度為14.8mol·L-1的濃NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液的pH為8，然后于室溫下攪拌10min得到均勻的混合液；2)將上述得到的混合液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯水熱釜中，填充度為50％，并在水熱釜中充滿氮?dú)夂笾糜诰喾磻?yīng)器(煙臺科立化工設(shè)備有限公司，KLJX-8A)中，在160℃溫度下反應(yīng)10h，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℃、20Pa以及12h)得到氧化亞錫粉體；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編號為78-1913的SnO結(jié)構(gòu)一致，將該樣品用美國FEI公司S-4800型的場發(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是尺寸約為20μm的貝殼狀結(jié)構(gòu)，且貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫均由厚度為1～2μm的片組成。實(shí)施例31)將1.128gSnCl2·2H2O溶于50mL去離子水中再后加入2.4g檸檬酸，然后超聲處理10min(50W)得溶液A1，溶液A1中Sn2+的濃度為0.1mol·L-1，再向溶液A1中滴加濃度為14.8mol·L-1的濃NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液的pH為7.5，然后于室溫下攪拌5min本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：1)將1.128～4.512g?SnCl2·2H2O加入50～90mL去離子水中并攪拌溶解得溶液A，向溶液A中加入還原劑，然后超聲處理10～30min得溶液A1，所述SnCl2·2H2O與還原劑的質(zhì)量比為0.31～3.76:1，用NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液A1的pH至7～8后攪拌5～10min得到混合液；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)?，然后將所述水熱釜置于均相反?yīng)器中，然后在120～180℃下反應(yīng)5～10h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將反應(yīng)得到的沉淀分離，將分離得到的沉淀真空冷凍干燥得到氧化亞錫材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：1)將1.128～4.512gSnCl2·2H2O加入50～90mL去離子水中并攪拌溶解得溶液A，向溶液A中加入還原劑，然后超聲處理10～30min得溶液A1，所述SnCl2·2H2O與還原劑的質(zhì)量比為0.31～3.76:1，用NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液A1的pH至7～8后攪拌5～10min得到混合液；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120～180℃下反應(yīng)5～10h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將反應(yīng)得到的沉淀分離，將分離得到的沉淀真空冷凍干燥得到氧化亞錫材料；所述還原劑為檸檬酸、草酸或水合肼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種貝殼狀結(jié)構(gòu)的氧化亞錫材料的制備方法，其特征在于：所述溶液...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃劍鋒，程婭伊，李嘉胤，許占位，曹麗云，歐陽海波，丁孟，齊慧，
申請(專利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61