[發明專利]一種低溫合成硫化錫納米線的方法及應用

有效

• 申請號: 201510078909.3
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN104724751B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 蔣俊美;蔣俊波;蔣阿生
• 申請（專利權）人: 溧陽市超強鏈條制造有限公司
• 主分類號: C01G19/00
• 分類號: C01G19/00;B82Y30/00;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發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域，特別是涉及一種低溫合成硫化錫納米線的方法及應用。

背景技術

隨著電子技術的迅速發展，越來越多的工業化產品如：電視、電腦、手機、新能源汽車等已經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境污染和能源日益衰竭，對體積小、質量輕、循環壽命長、比容量高的電池的要求也越來越高。與其他傳統儲能電池相比，鋰離子電池能量密度高，可達150～200Wh/kg，遠高于Ni-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點。這些因素都預示了鋰動力電池的未來地位將會得到體現。

硫化錫具有CdI2型層狀結構，一層錫原子夾雜在兩層硫原子之間，金屬錫離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AB AB六方密堆積，層內為共價鍵結合，層與層之間存在弱的范德華力。SnS2的這種層狀結構中存在很多晶格空位，可作為“插層”的主體晶格。這種結構上的優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。

傳統制備硫化錫納米線的制備工藝復雜、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℃，水熱時間也長達24h甚至更長。在傳統水熱法中，用到的反應容器都是聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜。這些制備方法的條件高，能耗高。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發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用。

本發明的技術方案：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：

1)在反應容器內，將蛋白質水溶液和Sn(NO₃)4水溶液混合均勻，蛋白質水溶液的濃度為50毫克/毫升，Sn(NO₃)4水溶液的濃度為為10毫摩爾/升，蛋白質水溶液與Sn(NO₃)4水溶液的體積比為為1:1，磁力攪拌下常溫反應5分鐘，得到無色透明液體；

2)用濃度為1摩爾/升的NaOH水溶液調節上述液體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節Sn元素與S元素的摩爾比為1:2-4，在攪拌、48℃條件下反應10小時，即可制得硫化錫納米線。

作為優選，所述蛋白質為牛血清白蛋白。

作為優選，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。

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用。

借由上述技術方案，本發明具有的優點和有益效果是：

1、本發明由硫化錫納米線，其中將硫化錫材料納米化，大大減少了電池循環過程中，電極材料的體積效應，并且創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。

2、本發明所制得的材料主要應用于鋰離子電池、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展潛力。而且本發明所用的低溫合成，所需設備簡單，反應條件溫和，簡單易行，成本低，易于實現工業化生產。

附圖說明

圖1為實施例1根據本發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

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發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也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

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：