[發明專利]一種二氧化錫-碳核殼納米球復合材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110496425.6
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113184898B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 李奇;劉肖;張翠;白鋒
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;C01B32/05;B82Y40/00;B82Y30/00;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

1.一種二氧化錫-碳核殼納米球復合材料的制備方法，其特征在于，過程如下：

（1）制備粒徑范圍200nm~500 nm的聚合物微球，并將制得的聚合物微球分散在乙醇中；

（2）陽離子交換法制備錫聚合物微球：將無水乙酸鈉0.7~1.2g 溶解在乙醇中，然后在攪拌下添加上述合成的聚合物微球的乙醇分散液，聚合物微球的添加量為0.1~0.4g，攪拌10~15小時后離心，洗滌沉淀物，然后將洗滌后的固體倒入溶解有0.5~0.8 g SnCl₂?2H₂O的乙醇中，攪拌20~30小時，離心，沉淀洗滌，冷凍干燥后得到錫聚合物微球；

（3）制備單分散預氧化納米球：將錫聚合物微球在空氣中以小于5℃min^-1的升溫速度升溫至280~320℃氧化2 ~5小時，然后將該氧化后的納米球0.1~0.3 g分散到水中，隨后轉移到反應釜中，在120~180℃下保溫4 ~6小時，待降至室溫后，離心分離得到單分散預氧化納米球；

（4）二氧化錫-碳核殼復合納米球：將上述預氧化納米球0.1~0.3 g分散在三羥甲基氨基甲烷鹽酸緩沖液中，然后加入和預氧化納米球相同質量的多巴胺并連續攪拌20~30h，通過離心和冷凍干燥得到多巴胺包覆的納米球，最后，將多巴胺包覆的納米球在保護氣氛下400~600℃煅燒1~5小時，得到二氧化錫-碳核殼納米球復合材料。

2. 根據權利要求1所述二氧化錫-碳核殼納米球復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，將無水乙酸鈉0.7~1.2g 溶解在100mL無水乙醇，將0.5~0.8 g SnCl₂?2H₂O溶解在100mL無水乙醇中，冷凍干燥是指5 ℃以下冷凍干燥成固體。

3.根據權利要求1所述二氧化錫-碳核殼納米球復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，將錫聚合物微球在空氣中以小于5℃min^-1的升溫速度升溫至300℃氧化4h，在反應釜中150℃保溫5h。

4. 根據權利要求1所述二氧化錫-碳核殼納米球復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，預氧化納米球0.1~0.3 g分散在150mL三羥甲基氨基甲烷鹽酸緩沖液中，三羥甲基氨基甲烷鹽酸緩沖液由186 mg三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶于150 ml水制得，冷凍干燥是指將離心分離后得到的產物溶于適量叔丁醇中在5 ℃以下冷凍干燥成固體。

5.根據權利要求1所述二氧化錫-碳核殼納米球復合材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，將多巴胺包覆的納米球在N₂氣氛下500℃煅燒3h。

6.權利要求1至5任一所述的制備方法制得的二氧化錫-碳核殼納米球復合材料。

7.權利要求6所述的二氧化錫-碳核殼納米球復合材料作為鋰離子電池負極材料的應用。

8. 根據權利要求7所述的應用，其特征在于，將二氧化錫-碳核殼納米球復合材料與乙炔黑、聚偏氟乙烯按照質量比8:1:1混合，與甲基-2-吡咯烷酮混合形成漿料，涂在銅箔上，真空干燥，并在充滿Ar惰性氣體的手套箱中，以Li箔作為對電極和參比電極，以1 M LiPF₆的碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯為電解液，組裝成電池。

9. 根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述真空干燥是指110℃真空干燥10h，二氧化錫-碳核殼納米球復合材料的負載量為1.0 mg cm^-2，Li箔直徑為16 mm。