[發明專利]一種錫酸鎂鋅納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910285237.1
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN109896542B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王超;李星;黃水平
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C01G19/00
• 分類號: C01G19/00;H01M4/36;H01M4/48;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 陳宙;于曉霞

本發明公開了一種錫酸鎂鋅納米復合材料及其制備方法，在本發明中將一定量的四氯化錫、氯化鋅、醋酸鎂和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶于一定體積的蒸餾水中，然后轉移到磁力攪拌器進行攪拌，得到混合物溶液，然后加入適量的氫氧化鈉調節pH后，轉移到高壓反應釜中進行高溫高壓反應，將反應后產品洗滌干燥后在馬弗爐中進行燒結，得到一種錫酸鎂鋅納米復合材料。電化學實驗證明本方法制備的復合材料作為鋰離子電池負極材料具有廣闊的應用前景。整個制備過程操作簡單，原料成本低，設備投資少，適合批量生產。

技術領域

本發明屬于材料化學領域，具體涉及到一種錫酸鎂鋅納米復合材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池已成為移動儲能設備頗為重要的電源，目前使用石墨作為鋰離子電池的負極材料的容量只有372mAhg^-1，其低能量密度仍不能滿足社會發展的移動電力需求。各種化石燃料燃燒排放出的溫室氣體造成的污染越來越嚴重，造成全球氣候變暖和物種多樣性減少等一系列問題。隨著人口的迅猛增長以及全球范圍內的經濟迅速發展，傳統的不可再生能源已不再滿足人們的需求，因此，我們迫切需要開發新型的綠色可再生能源來取代傳統能源的使用。而風能，潮汐能，太陽能等綠色能源的開發利用急需大容量新型儲能材料。目前可多次充放電的二次電池已經成為了人類社會中不可或缺的重要能源存儲設備。鋰離子電池因為其循環穩定，能量密度大，工作溫度范圍寬，使用壽命長等優點得到了廣泛的關注。然而隨著科學技術的飛速發展，傳統的鋰離子電池也越來越難以滿足實際的需要，這就要求研究者們不斷地開發性能更好的新的鋰離子電池。錫基材料因為其理論容量高、電導率高、制備簡單、環保友好以及較低的成本等特點，引起了研究者極大的興趣，被認為是最有應用前景的鋰電負極材料之一。

最近，作為鋅和錫的復合氧化物，Zn₂SnO₄由于具有反尖晶石結構而吸引了研究人員的更多關注。Zn₂SnO₄是先進制造中非常重要的材料，如氣體傳感器，光電化學電池和協同作用阻燃劑(Xianjun Zhu等人，J.Power Sources,2009,189,828-831)。但Zn₂SnO₄材料在循環過程中由于體積膨脹及導電性不佳引起的循環穩定性差、倍率性能差的問題，依然沒有得到很好的解決。鎂錫復合氧化物Mg₂SnO₄被認為是用于鋰離子電池的替代負極材料，因為其在低電位下具有大的鋰離子容量以及無污染等特點，有著廣泛的應用開發前景(TingXiao等人，Electrochimi.Acta,2009,54,2396-2401)。為了更好地減少錫基化合物的體積膨脹，增加它們的倍率性能與循環性能，本發明通過水熱反應，成功制備出錫酸鎂鋅納米復合材料，其化學簡式為Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術，提供一種錫酸鎂鋅Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄納米復合材料及其制備方法。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種錫酸鎂鋅Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄納米復合材料的制備方法，其特征在于所述制備方法采用以四氯化錫、氯化鋅、醋酸鎂、十六烷基三甲基溴化銨為主要原料，加入適量的氫氧化鈉調節溶液的pH到9～10，得沉淀混合物，然后將混合物轉移到高壓反應釜中，在200℃下反應24h，將反應所得沉淀產品洗滌后在馬弗爐中進行高溫燒結，得到一種錫酸鎂鋅Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄納米復合材料，具體包括以下步驟：