[發明專利]一種制備多孔球狀氧化亞錫納米材料的方法

有效

• 申請號: 201210157927.7
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102659177A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 孫廣;李彥偉;曹建亮;王燕;付烏有;戚鳳曉;毋乃騰;孟哈日巴拉;張戰營
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;B82Y40/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 張彬

技術領域

本發明涉及一種納米材料的制備方法，具體說是一種制備多孔球狀氧化亞錫納米材料的方法。

背景技術

進入21世紀后，能源和環境問題成為人類所面臨的兩大嚴峻挑戰。新型清潔能源開發與利用已經成為關系到人類社會可持續發展的一項重要科學技術。作為一種新型儲能電池，鋰離子電池因具有能量密度高、環境友好等優點目前已被廣泛應用，同時也被認為是未來一種重要的能量儲存和轉換器件。負極材料是影響鋰離子電池性能的關鍵因素之一。目前，商業化的鋰離子電池以碳負極材料為主，然而，碳材料較低的理論比容量（石墨，372mA?h?/g）無法滿足未來鋰離子電池對高能量密度的要求。因此，開發高比容量的新型負極材料對進一步提高鋰離子電池的性能具有重要的意義。

氧化亞錫的理論比容量為875mA?h/g，遠遠高于目前使用的碳負極材料，被視為鋰離子電池負極新材料中碳材料的最佳替代者之一。然而較差的循環性能是阻礙錫氧化物負極材料實際應用的關鍵問題之一。目前，材料的納米化是改善錫氧化物負極材料循環性能的一種重要手段。研究表明，當錫氧化物尺寸降至納米級時，它的各項鋰離子電池性能明顯提高。然而，氧化亞錫是一種亞穩材料，無法從自然界直接獲得，因此，氧化亞錫納米材料的可控制備具有重要意義。

自1997年Yoshio?Idota等在《Science》上報道了非晶態氧化亞錫基貯鋰材料后,國內外對各種錫基貯鋰材料的研究非常活躍。目前納米氧化亞錫的制備方法主要包括熱蒸發法(J.?Am.?Chem.?Soc.,?2002,?124,?8673-8680)、碳熱還原法(J.?Phys.?Chem.?B?2006,?110,?6621-6625)和水熱合成方法(中國專利CN1915831)。與熱蒸發法和碳熱還原法相比，水熱合成方法具有設備簡單、條件溫和可控、成本低易于大規模工業生產等優點。然而，由于氧化亞錫屬亞穩態化合物，在水熱反應過程中易被氧化成其它價態的錫氧化物，并且二價錫離子在水溶液中易發生水解反應，因此水熱合成得到的氧化亞錫產品中往往含有較多的雜質，降低了合成產物的純度。為提高氧化亞錫納米材料的相純度，合成過程中往往需加入還原性試劑，這不僅增加了生產成本，同時使得整個合成過程變得復雜，增加了氧化亞錫納米材料可控制備的難度。因此，通過一種簡單易行的實驗方法可控制備納米氧化亞錫十分必要。

發明內容

本發明提供一種制備多孔球狀氧化亞錫納米材料的方法，該方法操作簡單，成本低，污染小，易于實現工業化生產，所制備的多孔球狀納米氧化亞錫具有形貌均勻、成分純度高等優點。

一種制備多孔球狀氧化亞錫納米材料的方法，具體制備步驟為：

步驟一、將二水合氯化亞錫溶解于無水乙醇中，制備出氯化亞錫的乙醇溶液；將氫氧化鈉溶解于無水乙醇中，制備出氫氧化鈉的乙醇溶液；將制備出的氫氧化鈉乙醇溶液，邊攪拌邊滴入氯化亞錫的乙醇溶液中，滴加結束后繼續攪拌10-20min，配制成氯化亞錫摩爾濃度為0.125～0.25mol/L，氯化亞錫和氫氧化鈉的摩爾比為1:2～1:3.5的氧化亞錫前驅液；在本步驟中，制備氯化亞錫的乙醇溶液時二水合氯化亞錫、無水乙醇的加入量和制備氫氧化鈉的乙醇溶液氫氧化鈉、無水乙醇的加入量，以兩種溶液混合后反應所得混合溶液，即氧化亞錫前驅液中氯化亞錫摩爾濃度為0.125～0.25mol/L，氯化亞錫和氫氧化鈉的摩爾比為1:2～1:3.5為標準。

步驟二、將步驟一制備好的氧化亞錫前驅液裝入有聚四氟內襯的反應釜中，氧化亞錫前驅液的加入量占反應釜容積的80%-90%；然后將密封好的反應釜放入已經升溫至設定溫度即130-170℃的電恒溫干燥箱箱室中保溫6-15h，反應結束后反應釜自然冷卻至室溫，得到含有產物的溶液；

步驟三、將步驟二所得含有產物溶液以3000r/min的轉速離心5-10min，取出上層溶液，剩余下層沉淀物質用去離子水洗滌3-5次，洗滌的方法為，在下層沉淀物質中加入去離子水，并以3000r/min的轉速離心5-10分鐘后，取出上層溶液，剩余沉淀物再進行下次洗滌。然后將所得沉淀在50-70℃下干燥10-15h，獲得灰黑色納米氧化亞錫粉末，即為本發明多孔球狀氧化亞錫納米材料。

有益效果：

（1）傳統的水熱合成工藝中，亞穩態的氧化亞錫容易被氧化成其它價態的穩定氧化物。所得產物中往往含有其它價態的錫氧化物雜質。而本發明以乙醇代替水，可以減少或避免雜質生成，使所制備出的多孔球狀氧化亞錫納米材料具有較高的純度。