[發(fā)明專利]氫化二氧化鈦修飾核殼結構碳包覆多孔四氧化三鐵和氧化鎳的制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211244601.8
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115472801B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 吳啟超;仇實;汪洋;楊瑞洪;殷鳴
• 申請（專利權）人: 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 南京啟揚知識產權代理事務所(普通合伙) 32703
• 代理人: 陳棟智;趙荔

本發(fā)明公開了金屬納米材料技術領域一種氫化二氧化鈦修飾核殼結構多孔四氧化三鐵和氧化鎳的制備方法，包括：將鐵鹽、鎳鹽、尿素、葡萄糖以及表面活性劑加入醇/水體系中，攪拌、澄清、水熱后得到復合材料；煅燒得到復合材料；加入無水乙醇與去離子水混合溶液，攪拌后加入氨水，甲醛以及間苯二酚，攪拌得到混合溶液，進行水熱反應得到復合材料；加入無水乙醇溶液中，攪拌得到混合溶液，加入鈦酸四丁酯，水浴得到復合材料；加入到氫氧化鈉溶液中，攪拌加入鹽酸溶液，攪拌后過濾得到固體；置于管式爐中，煅燒得到氫化二氧化鈦修飾的核殼四氧化三鐵/氧化鎳復合材料，本發(fā)明制得的復合材料具有形貌規(guī)則、均一度好以及高電化學性能等特點。

技術領域

本發(fā)明涉及二元過渡金屬納米材料技術領域，特別涉及一種氫化二氧化鈦修飾的核殼四氧化三鐵和氧化鎳的制備方法和應用。

背景技術

目前，過渡金屬氧化物的種類多樣化，與石墨和鈦基材料的脫嵌機制相比，過渡金屬氧化物為基底的負極材料具有更高的理論比容量，被研究者們認為是一種理想的鋰離子電池負極材料。但是由于過渡金屬氧化物的自身缺陷，比如在氧化還原過程中脫嵌鋰離子時過渡金屬氧化物發(fā)生膨脹，體積變大，容易導致活性材料從電極脫落，粉化，使得電池容量迅速衰減，循環(huán)穩(wěn)定性變差。這樣的問題嚴重阻礙了過渡金屬氧化物在鋰離子電池的應用。二氧化鈦和碳基材料常常被用作輔助材料來改性材料表面的穩(wěn)定性以及彌補材料本身未具備的性質，從而獲得新型的含二氧化鈦和碳基元素的納米復合材料，使其在電子、電池、催化劑、生物醫(yī)學、電波等方面有廣闊的應用前景。

然而目前通常采用單一的二氧化鈦或碳基材料對過渡金屬氧化物進行包覆時，二氧化鈦本身的導電性能較差；單層碳包覆不能長久有效的抑制F過渡金屬氧化物在電池循環(huán)過程中的體積膨脹，且碳包覆過程通常需要較高溫度，不符合綠色化學要求。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種氫化二氧化鈦修飾核殼結構碳包覆多孔四氧化三鐵和氧化鎳的制備方法，制得的復合材料具有形貌規(guī)則、均一度好以及高電化學性能等特點。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種氫化二氧化鈦修飾核殼結構碳包覆多孔四氧化三鐵和氧化鎳（H-TiO₂/C/Fe₃O₄/NiO）的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鐵鹽、鎳鹽、尿素、葡萄糖以及表面活性劑加入醇/水體系中，攪拌得到澄清混合液A，隨后轉移至反應釜中進行水熱反應得到四氧化三鐵/碳酸氫鎳復合材料；

S2、將四氧化三鐵/碳酸氫鎳復合材料置于管式爐中氧/氮氣氛圍下煅燒得到多孔結構四氧化三鐵/氧化鎳復合材料；

S3、將多孔結構四氧化三鐵/氧化鎳復合材料加入無水乙醇與去離子水混合溶液中，攪拌使其分散均勻；隨后加入氨水，甲醛以及間苯二酚，攪拌得到混合溶液B；

S4、將混合溶液B轉移至反應釜中進行水熱反應得到核殼結構碳包覆四氧化三鐵/氧化鎳復合材料；

S5、將核殼結構碳包覆四氧化三鐵/氧化鎳復合材料加入無水乙醇溶液中，攪拌得到混合溶液C，隨后加入鈦酸四丁酯，水浴攪拌得到二氧化鈦包覆的核殼結構碳包覆四氧化三鐵/氧化鎳復合材料；

S6、二氧化鈦包覆的核殼結構碳包覆四氧化三鐵/氧化鎳復合材料加入到氫氧化鈉溶液中，攪拌均勻后緩慢加入鹽酸溶液直至無氣泡產生，攪拌后過濾得到固體D；

S7、將固體D置于管式爐中，使用氫氬氣氛進行煅燒得到氫化二氧化鈦修飾的核殼四氧化三鐵/氧化鎳復合材料。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述鐵鹽為三氯化鐵、六水合氯化鐵或硫酸亞鐵，鎳鹽為氯化鎳、氫氧化亞鎳，表面活性劑為聚乙二醇-400、聚乙二醇-1500或聚乙二醇2000。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述鐵鹽、鎳鹽、尿素、葡萄糖、表面活性劑的質量比為2:2:8:8:1。