[發明專利]一種紅磷納米線及其制備方法和應用在審

申請號：	202111016972.6	申請日：	2021-08-31
公開（公告）號：	CN113753869A	公開（公告）日：	2021-12-07
發明（設計）人：	馮楊陽;張婷;宋江選	申請（專利權）人：	西安交通大學
主分類號：	C01B25/023	分類號：	C01B25/023;H01M4/38;H01M10/054;B82Y40/00
代理公司：	西安通大專利代理有限責任公司 61200	代理人：	王艾華
地址：	710049 ***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種紅磷納米及其制備方法應用
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【說明書】：

本發明公開了一種紅磷納米線及其制備方法和應用，該制備方法通過將基底和紅磷混合后，通過氣相沉積法，將紅磷轉化為白磷蒸汽后，白磷蒸汽沉積在基底上開始生長，在加熱爐中冷卻至300℃，白磷逐漸轉化為紅磷，最后冷卻至室溫。制備出該紅磷納米線長度可達1?2μm，直徑在100?200nm范圍內，為晶體型的磷。本發明中用到的基底為實驗室常見的無機氧化物，并且能夠刻蝕掉，從而得到純凈的紅磷納米線。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，具體涉及一種紅磷納米線及其制備方法和應用。

背景技術

進入新世紀以來，人類物質生活需要消耗更多的能源來維持。然而，對于自然界中化石能源的大量開采將帶來能源的枯竭，同時化石能源燃燒過程中存在著環境污染問題。近些年來，可再生新型能源被越來越多地開發利用，其中可充電的鋰離子電池有著顯著的優勢而得到了廣泛應用。但是地殼中鋰元素有著較低的儲量，并且這些鋰元素的分布存在著地域差異，從而鋰離子電池在大規模儲能方面受到了極大的限制。

鈉元素和鋰元素位于同一主族，有著相似的物理性質和化學特性。鈉離子電池與鋰離子電池的充放電機制類似，同樣能夠實現可逆的充放電過程。由于從海水中能夠提取出鈉元素，豐富的元素儲量以及低廉的成本給鈉離子電池的發展帶來了優勢，有望替代鋰離子電池應用在下一代大規模儲能體系。

磷(P)，是一種合金化反應型負極材料，有著高達2596mAh·g^-1的理論比容量。紅磷的化學穩定性好，而且紅磷在自然界的儲量豐富，成本不高，因此常常被應用在鈉離子電池中。但是它的導電性差，在循環過程中面臨著十分嚴重的體積膨脹問題，這很大程度上阻礙了紅磷的進一步實用化。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種紅磷納米線及其制備方法和應用，以解決現有技術中紅磷應用在鈉離子電池中作為負極材料時體積膨脹大的問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種紅磷納米線的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將基底和紅磷按照質量比為1:(1-5)混合均勻，所述基底為納米硅、一氧化硅、三氧化二鋁或二氧化鈦；將混合物置于加熱爐內，將加熱爐抽真空，然后升溫至450℃，保持至紅磷轉化為磷蒸汽，將加熱爐溫度冷卻至300℃，然后自然冷卻至室溫，在基底上制得紅磷納米線；

步驟2，將制得有紅磷納米線的基底至于氫氟酸溶液或氫氧化鈉溶液中，分離基底和基底上的紅磷納米線，獲得紅磷納米線。

本發明的進一步改進在于：

優選的，步驟1中，升溫至450℃后，保持2-6h。

優選的，步驟1中，升溫至450℃的升溫速率為5℃·min^-1。

優選的，步驟1中，冷卻至300℃的冷卻速率為2℃·min^-1。