CN101665883B - 一种制备铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法，包括如下步骤：(1)将四氯化锡和聚乙烯吡咯烷酮溶解于多元醇中制得混合溶液，升温至160-250℃，四氯化锡与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1∶10～10∶1；(2)将硼氢化钠的多元醇溶液逐滴加入到步骤(1)得到的混合溶液中，滴加至硼氢化钠与四氯化锡的摩尔比为1～10∶1为止，保温10～600分钟；(3)将氯化铁的多元醇溶液逐滴加入步骤(2)得到的溶液中，滴加至铁与锡的摩尔比为1∶10～1为止，保温10～600分钟，降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。本发明利用柯根达尔效应制备的多孔纳米结构，其中空的结构有利于减小作为锂离子电池负极材料的体积膨胀。

Description

一种制备铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法
技术领域
本发明涉及一种铁锡合金的制备方法，具体为一种制备铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法。
背景技术
金属锡材料与锂作用，可以生成锂锡合金，具有非常高的锂离子容量。因此锡基材料被认为是一种潜在的锂离子电池负极材料，可以代替目前大量使用的容量较低的碳材料。
但是，锡基材料通常以块体材料出现。它们作为锂电池负极材料时，在充放电过程中会发生很大的体积膨胀，导致电极材料的破碎，从而使得电池循环性能迅速下降，极大的限制了锡基材料在锂离子电池中的实际应用。
现有的研究表明，如果使锡与铁等其他金属生成金属间化合物，可以明显减小其在充放电过程中的体积膨胀。但是，目前铁锡合金的合成大都采用球磨的方式，得到的铁锡合金粒径偏大，分散性差。
发明内容
本发明提供一种制备铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法，使铁锡合金具有多孔纳米结构。
一种铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法，包括如下步骤：
(1)将四氯化锡和聚乙烯吡咯烷酮溶解于多元醇中制得混合溶液，升温至160-250℃，四氯化锡与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1∶10～10∶1；
(2)将硼氢化钠的多元醇溶液逐滴加入到步骤(1)得到的混合溶液中，滴加至硼氢化钠与四氯化锡的摩尔比为1～10∶1为止，保温10～600分钟；
(3)将氯化铁的多元醇溶液逐滴加入步骤(2)得到的溶液中，滴加至铁与锡的摩尔比为1∶10～1为止，保温10～600分钟，降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。
所述的多元醇满足能够溶解四氯化锡和聚乙烯吡咯烷酮，并且沸点高于反应温度即可，可选用的如一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600。
本发明在多元醇体系中，以硼氢化钠为还原剂，利用柯根达尔效应制备铁锡金属间化合物多孔纳米方块。由于其高的比表面积、不易团聚及锂离子在其中的易穿透性等特性，将使铁锡合金成为一类具有极大应用潜力的锂离子电池负极材料。
本发明的有益效果在于：1)利用柯根达尔效应制备的多孔纳米结构，其中空的结构有利于减小作为锂离子电池负极材料的体积膨胀；2)该方法使用多元醇体系，因此具有产量大，颗粒大小可控等优点。
附图说明
图1实施例1铁锡金属间化合物多孔纳米方块的扫描电镜照片；
图2实施例1铁锡金属间化合物多孔纳米方块的透射电镜照片；
图3实施例1铁锡金属间化合物多孔纳米方块的X射线衍射图谱。
具体实施方式
实施例1：
(1)将0.4毫摩尔的氯化亚锡与0.4毫摩尔聚乙烯吡咯烷酮溶解在40毫升的一缩二乙二醇中并升温至160℃。(2)将0.4毫摩尔硼氢化钠溶解在10毫升一缩二乙二醇溶液。(3)将步骤(2)的溶液缓慢逐滴加入到步骤(1)的溶液中，保温10分钟。(4)将0.08毫摩尔氯化铁溶解在一缩二乙二醇溶液中。将氯化铁溶液逐滴滴入步骤(3)的溶液中，保温600分钟。降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。
图1、图2和图3分别是合成的铁锡金属间化合物多孔纳米方块的扫描电镜照片、透射电镜照片和X射线衍射图谱。得到的产物为纳米方块边长约80纳米，内部中空，且全部为金属间化合物FeSn2的单一相。
实施例2：
(1)将4毫摩尔的氯化亚锡与2毫摩尔聚乙烯吡咯烷酮溶解在40毫升的一缩二乙二醇中并升温至180℃。(2)将8毫摩尔硼氢化钠溶解在10毫升一缩二乙二醇溶液。(3)将步骤(2)的溶液缓慢逐滴加入到步骤(1)的溶液中，保温60分钟。(4)将2毫摩尔氯化铁溶解在一缩二乙二醇溶液中。将氯化铁溶液逐滴滴入步骤(3)的溶液中，保温10分钟。降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。其结果和例1相似。
实施例3：
(1)将40毫摩尔的氯化亚锡与20毫摩尔聚乙烯吡咯烷酮溶解在40毫升的聚乙二醇200中并升温至250℃。(2)将40毫摩尔硼氢化钠溶解在10毫升聚乙二醇200溶液。(3)将步骤2)的溶液缓慢逐滴加入到步骤(1)的溶液中，保温600分钟。(4)将40毫摩尔氯化铁溶解在聚乙二醇200溶液中。将氯化铁溶液逐滴滴入步骤(3)的溶液中，保温100分钟。降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。其结果和例1相似。
实施例4：
(1)将10毫摩尔的氯化亚锡与40毫摩尔聚乙烯吡咯烷酮溶解在40毫升的聚乙二醇400中并升温至180℃。(2)将20毫摩尔硼氢化钠溶解在10毫升聚乙二醇400溶液。(3)将步骤(2)的溶液缓慢逐滴加入到步骤(1)的溶液中，保温600分钟。(4)将1毫摩尔氯化铁溶解在聚乙二醇400溶液中。将氯化铁溶液逐滴滴入步骤(3)的溶液中，保温600分钟。降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。其结果和例1相似。
实施例5：
(1)将0.4毫摩尔的四氯化锡与0.4毫摩尔聚乙烯吡咯烷酮溶解在40毫升的聚乙二醇600中并升温至170℃。(2)将4毫摩尔硼氢化钠溶解在10毫升聚乙二醇600溶液。(3)将步骤(2)的溶液缓慢逐滴加入到步骤(1)的溶液中，保温10分钟。(4)将0.04毫摩尔氯化铁溶解在聚乙二醇600溶液中。将氯化铁溶液逐滴滴入步骤(3)的溶液中，保温600分钟。降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。其结果和例1相似。

Claims (2)

1.一种制备铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法，包括如下步骤：
(1)将四氯化锡和聚乙烯吡咯烷酮溶解于多元醇中制得混合溶液，升温至160-250℃，四氯化锡与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1∶10～10∶1；
(2)将硼氢化钠的多元醇溶液逐滴加入到步骤(1)得到的混合溶液中，滴加至硼氢化钠与四氯化锡的摩尔比为1～10∶1为止，保温10～600分钟；
(3)将氯化铁的多元醇溶液逐滴加入步骤(2)得到的溶液中，滴加至铁与锡的摩尔比为1∶10～1为止，保温10～600分钟，降至室温，加入乙醇，离心分离，并干燥，得到最终产物。
2.如权利要求1所述的制备铁锡金属间化合物多孔纳米方块的方法，其特征在于：所述的多元醇为一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600。
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