[發明專利]分層多孔雜化TiO2

有效

• 申請號: 201910277237.7
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109850940B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 洪振生;黃錦賢;康美玲;李羽鋒
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;C01G23/04;H01M4/485;H01M10/054;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種分層多孔雜化TiO₂/TiO納米片的原位合成方法及應用，其是先制備鈦與C₃N₄納米片的復合前驅體，然后利用C₃N₄模板作用和還原作用，在氬氣氛圍、較低溫度下原位還原形成所述分層多孔雜化TiO₂/TiO納米片。所得材料表現出高的可逆比容量、優異的倍率性能和極好的循環穩定性，可用于作為鈉離子電池負極材料。

技術領域

本發明屬于電極材料制備領域，具體涉及一種分層多孔雜化TiO₂/TiO納米片的原位合成方法及應用。

背景技術

隨著全球經濟的快速發展、化石燃料的逐漸枯竭以及環境污染問題的日益突出，開發出具有更高能量密度和更好倍率性能的儲能設備變得愈發重要。在眾多的儲能設備中，鈉離子電池由于鈉的資源豐富以及價格低廉而成為最具競爭力的電化學技術之一。但是，由于鈉離子具有較大的半徑，在鈉離子嵌入/脫出時易造成電極材料體積發生變化和電極材料結構的破壞，這導致鈉離子電池的循環性能和倍率性能較差。鈉離子電池負極材料二氧化鈦對環境友好、成本低廉、在鈉離子嵌入/脫出的過程中結構穩定，在高能量儲存中具有很大的發展潛力。但是，TiO₂本身是一種寬禁帶的半導體材料，電子導電性差，當作為鈉離子電池負極材料，存在電子導電性和鈉離子擴散性不佳的缺點。而TiO不同于TiO₂，它具有鈦或氧缺陷，是一種良好的電子材料，但一般合成溫度較高（1000℃）。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分層多孔雜化TiO₂/TiO納米片的原位合成方法及應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種原位合成分層多孔雜化TiO₂/TiO納米片的方法，其包括以下步驟：

1）將100-300mg的g-C₃N₄納米片溶于100-300ml的乙醇中，超聲1-3h；

2）超聲后向溶液中加入0.5-1.5ml的氨水，攪拌20-50min，再加入1-2.5ml的鈦酸四丁酯，然后于40-60℃下反應15-30h，所得產物用去離子水和乙醇分別清洗3-5次，然后在60℃下烘干，即得到鈦與C₃N₄納米片的復合前驅體；

3）將所得復合前驅體在流速為220-260 mL/min的氬氣氛圍下、于500-700℃下煅燒1-4h，利用C₃N₄模板作用和還原作用制得所述分層多孔雜化TiO₂/TiO納米片。

所述g-C₃N₄納米片是將尿素于450-650℃煅燒3-5h而制得。

所制得的分層多孔雜化TiO₂/TiO納米片可用于作為鈉離子電池負極材料。

本發明制備了一種分層多孔復合的TiO₂/TiO納米片，其重點利用較低溫度下原位還原形成均勻分布的TiO納米粒子來改善材料的導電性，使材料表現出高的可逆比容量、優異的倍率性能和極好的循環穩定性，且其成本低、純度高、性能優異，可以大量合成，有望作為高性能的鈉離子電池電極材料。

附圖說明

圖1為所制備TiO₂/TiO納米片的XRD圖。

圖2為所制備TiO₂/TiO納米片的掃描電鏡圖。

圖3為所制備TiO₂/TiO納米片與純TiO₂納米片的倍率性能對比圖。