[發(fā)明專利]一種熔鹽電解制備蠕蟲狀鍺基納米線及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710679252.5
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107546387B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尉海軍;張琦;冀昱辰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/36;H01M10/0525;C25C5/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 11203 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張立改<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

1.一種蠕蟲狀鍺基納米線的制備方法，其特征在于，蠕蟲狀鍺基納米線的成分為鍺或鍺與非金屬單質(zhì)的混合物或/和復(fù)合物；非金屬單質(zhì)選自石墨、石墨烯、碳納米管、白磷、紅磷、黑磷、硅粉中至少一種；所述蠕蟲狀鍺基納米線為直徑30～500nm的不定向短程彎曲線狀結(jié)構(gòu)；采用熔鹽電解法制備，包括以下步驟：

(1)將二氧化鍺或二氧化鍺與非金屬單質(zhì)作為載物原料與液體分散介質(zhì)混合均勻，再與有機(jī)載體基質(zhì)原料混合均勻，進(jìn)行分散、干燥；

(2)將步驟(1)所得分散干燥的混合粉末經(jīng)過壓力成型后，高溫保溫?zé)崽幚硇纬苫旌衔飿O片，混合物極片密實(shí)度為20％～50％；高溫保溫?zé)崽幚頌椋嚎刂茰囟葹?00～1000℃，保溫時間為0.5h-3h；

(3)以步驟(2)所得混合物極片作為陰極，以石墨作為陽極，加入鹽熔體電解質(zhì)，進(jìn)行電解，所得電解產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、干燥后，即得。

2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟(1)二氧化鍺與非金屬單質(zhì)的質(zhì)量比5～100：5～50，載物原料與載體基質(zhì)原料的質(zhì)量比5～100：5～70；將載物原料與液體分散介質(zhì)混合制成固含量為30～70wt％的漿料，液體分散介質(zhì)選擇去離子水或無水乙醇中的一種。

3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，步驟(1)二氧化鍺與非金屬單質(zhì)的質(zhì)量比為9～95:5。

4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，有機(jī)載體基質(zhì)原料選自有機(jī)粘結(jié)劑、水凝膠；

有機(jī)粘結(jié)劑選自聚乙烯醇、聚丙烯腈、纖維素鈉、酚醛樹脂中至少一種；水凝膠選自多糖類或/和多肽類；步驟(1)中分散、干燥中干燥指冷凍干燥、超臨界干燥、鼓風(fēng)干燥。

5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述的冷凍干燥是指，液氮冷凍2～5次，然后放入冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥10～48h。

6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟(2)通過調(diào)節(jié)保溫溫度、氣氛、保溫時間參數(shù)獲得所需的不同極片，氣氛選擇氬氫、氬氣、氦氣、氮?dú)狻⒑铣煽諝?，使得所述極片符合電解需求。

7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述鹽熔體電解質(zhì)選用CaCl₂或由CaCl₂以及其它鹽組成的混合鹽，所述其它鹽選用KCl、NaCl、MgCl₂、LiCl、KF、NaF、K₂SiF₆、Na₂SiF₆、MgF₂、CaF₂、LiF、BaF₂中的一種或多種；步驟(3)所述電解過程中，電解電壓需低于電解質(zhì)的理論分解電壓，但需高于GeO₂在所述電解質(zhì)熔鹽中的理論分解電壓，電解時間為電解電量達(dá)到理論所需電量及以上的時間；其中，GeO₂在上述電解質(zhì)熔鹽中理論分解電壓，隨熔鹽成分和溫度變化而變化，理論所需電量為GeO₂變成單質(zhì)Ge所消耗電子的電量，其隨極片中GeO₂含量變化而變化。

8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于，電解為在惰性氣體保護(hù)、溫度500～1000℃、電壓1.2～2.1V恒壓電解10～24小時；所述惰性氣體選用氬氣、氮?dú)狻?/p>

9.按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在惰性氣體保護(hù)、溫度600～800℃、電壓1.3～2.0V恒壓電解15～20小時。

10.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟(3)所述洗滌為依次用去離子水、無機(jī)酸和無水乙醇沖洗，從而充分清除產(chǎn)品中殘留的熔融鹽雜質(zhì)；所述無機(jī)酸是鹽酸、硫酸、磷酸中的一種或多種的混合酸；所述干燥為真空干燥。