[發(fā)明專利]一種高純度高結(jié)晶度MoO2

有效

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• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110729469B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊傳溪;鄭瑜環(huán);胡國華
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/485
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 楊曉燕

本發(fā)明公開了一種高純度高結(jié)晶度MoO₂的制備方法。把硅粉加入無水乙醇中攪拌12h以上，直至分散均勻；然后加入四水鉬酸銨，繼續(xù)攪拌12h以上，使硅粉和四水鉬酸銨均勻分散；將混合均勻的溶液烘干得到了粉末；將所得粉末放置于管式爐中，在Ar氣氛中升溫至400～1000℃下退火2～48小時，即得到了粉末；將所得粉末均勻分散在NaOH溶液中，沉淀物用去離子水和乙醇洗滌，真空干燥后即得到MoO₂。本發(fā)明相比于水熱法結(jié)晶性更好，純度更高。界面氧化還原法是一種簡便、高效合成高結(jié)晶度MoO₂的方式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高純度高結(jié)晶度MoO₂鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)

在近幾十年的時間里，電子信息產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。諸如電動汽車、移動電話及手提電腦等設(shè)備的大量使用突出了鋰離子電池(LIBs)的優(yōu)點(diǎn)。LIBs體積小、使用壽命長和環(huán)境相容性好，理論上具有很好的發(fā)展前景。但是，目前工業(yè)化使用的石墨負(fù)極比容量僅為372 mAhg^-1，阻礙了LIBs在輕質(zhì)量、高功率設(shè)備，如電動汽車上的中的應(yīng)用。因此，提升LIBs負(fù)極材料的比容量是一個非常重要的發(fā)展方向。

二氧化鉬(MoO₂)具有變形的金紅石結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出金屬性質(zhì)，是電的良導(dǎo)體。MoO₂的帶隙為3.85eV，電導(dǎo)率約為MoO₃的3倍。據(jù)報道，MoO₂有三種晶型，即熱力學(xué)穩(wěn)定的單斜型(P2₁)、四方型(P4₂/mnm)和六邊形(P6₃/mmc)。基于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、尺寸和形狀等因素，使得MoO₂在催化、發(fā)光二極管、傳感器、電池、燃料電池、光催化劑和電催化劑以及光致變色和電致變色等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

在LIBs領(lǐng)域，負(fù)極材料在進(jìn)行電化學(xué)測試時常常受到大應(yīng)變和低電導(dǎo)率的困擾，導(dǎo)致電極容量快速衰減，也阻礙了電池的倍率性能。大多數(shù)的電極材料普遍電導(dǎo)率較低，例如：硅電極具有4200mAhg^-1的超高理論比容量，但是其電導(dǎo)率很低，而且在鋰離子的嵌入過程中容易結(jié)構(gòu)崩塌，限制了它的高比容量的釋放。但是，MoO₂幾乎不存在電導(dǎo)率低的問題，塊狀 MoO₂在300K下的電阻率為8.8×10^-5Ω·cm，屬于導(dǎo)體范圍。研究證明，本發(fā)明合成的MoO₂可以有效克服上述缺點(diǎn)，呈現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

目前合成MoO₂主要有3種方法：第一種方法是用氫氣高溫還原MoO₃，該反應(yīng)生成的MoO₂中常常混有MoO₃，所以，需要將MoO₂和MoO₃的混合物在HCl氣流中焙燒直至 MoO₃·2HCl完全揮發(fā)，將剩余MoO₂在氫氣流中緩慢冷卻即得MoO₂。第二種方法是用金屬鉬還原MoO₃，反應(yīng)設(shè)備需要徹底排氣，反應(yīng)溫度高達(dá)700℃且反應(yīng)時間長達(dá)40h。第三種方法是在氧氣存在下加熱金屬鉬，MoO₂會作為中間產(chǎn)物生成。

簡而言之，MoO₂是一種性能優(yōu)異的材料，探索其他簡便的方法合成高純度、高結(jié)晶度 MoO₂是十分必要的。MoO₂符合于LIBs的性能需求，在LIBs領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種高純度高結(jié)晶度MoO₂的制備方法。

為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下：

一種高純度高結(jié)晶度MoO₂的制備方法，包括以下步驟：