CN105355900A - 具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法 - Google Patents
具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105355900A CN105355900A CN201510865053.4A CN201510865053A CN105355900A CN 105355900 A CN105355900 A CN 105355900A CN 201510865053 A CN201510865053 A CN 201510865053A CN 105355900 A CN105355900 A CN 105355900A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tin
- composite oxide
- titanium composite
- crystal faces
- high proportion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- BLOIXGFLXPCOGW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Sn] Chemical compound [Ti].[Sn] BLOIXGFLXPCOGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 13
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 24
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 20
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001432 tin ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229960003511 macrogol Drugs 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 8
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical compound [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 claims description 4
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- JLFNLZLINWHATN-UHFFFAOYSA-N pentaethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCOCCOCCO JLFNLZLINWHATN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 4
- TXUICONDJPYNPY-UHFFFAOYSA-N (1,10,13-trimethyl-3-oxo-4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydrocyclopenta[a]phenanthren-17-yl) heptanoate Chemical compound C1CC2CC(=O)C=C(C)C2(C)C2C1C1CCC(OC(=O)CCCCCC)C1(C)CC2 TXUICONDJPYNPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019329 dioctyl sodium sulphosuccinate Nutrition 0.000 claims description 3
- IOUCSUBTZWXKTA-UHFFFAOYSA-N dipotassium;dioxido(oxo)tin Chemical compound [K+].[K+].[O-][Sn]([O-])=O IOUCSUBTZWXKTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YHAIUSTWZPMYGG-UHFFFAOYSA-L disodium;2,2-dioctyl-3-sulfobutanedioate Chemical compound [Na+].[Na+].CCCCCCCCC(C([O-])=O)(C(C([O-])=O)S(O)(=O)=O)CCCCCCCC YHAIUSTWZPMYGG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N disodium;dioxido(oxo)tin Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Sn]([O-])=O TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940067741 sodium octyl sulfate Drugs 0.000 claims description 3
- 229940079864 sodium stannate Drugs 0.000 claims description 3
- WFRKJMRGXGWHBM-UHFFFAOYSA-M sodium;octyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCOS([O-])(=O)=O WFRKJMRGXGWHBM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001119 stannous chloride Substances 0.000 claims description 3
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 229960005480 sodium caprylate Drugs 0.000 claims description 2
- BYKRNSHANADUFY-UHFFFAOYSA-M sodium octanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCC([O-])=O BYKRNSHANADUFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 12
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical class [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 16
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 4
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 238000002389 environmental scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法，其是以锡盐和钛盐为原料，将其分别配制成溶液后，经混合、热处理、保温干燥制得所述锡钛复合氧化物，该锡钛复合氧化物的通式为Sn1-xTixO2，其中0.1≤x≤0.4；其具有片状形貌，裸露的101晶面的比例为70~90%，沿101方向的片厚度为5～30nm，片大小为50～200nm。所得锡钛复合氧化物能有效提高电子和锂离子传输的速度，可用作锂离子电池的负极材料。
Description
技术领域
本发明属于材料化学领域，具体涉及一种具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法。
背景技术
表面是固体材料的重要组成部分，这是由于许多物理和化学过程都发生材料的表面。对于晶体材料而言，不同的表面有着不同的几何和电子结构，导致其表现出不同的物理和化学性质。因此人们期望通过控制晶体的表面结构，从而实现晶体材料性能的调控。近年来越来越多的研究表明，与低能面相比，材料的高能面的性能更为活泼，表现出了优异的性能。因此，人们由此推断，增加固体材料裸露出的高能面的比例能够使其性能得到提高。但是由于表面自由能最小化的原则，在晶体材料的生长过程中，高能面通常会迅速消失。如何获得具有高比例高能面的固体材料成为材料科学的研究热点。
SnO2是一类具有广阔应用前景的半导体材料，近年来它在缓解能源和环境危机方面扮演着越来越重要的角色。理论计算研究表明，对于SnO2晶体材料，其不同晶面的能量排序为（101）>（100）>（110），也就是说（101）晶面是能量较高的高能面。目前合成不同晶面纳米SnO2材料的方法集中在一些控制低能面的合成上，还未出现在SnO2上进行（101）高能面的选择性暴露方法的报道，导致了有关这种材料的研究和开发应用受到了极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法，该锡钛复合氧化物能有效提高电子和锂离子传输的速度，可用作锂离子电池的负极材料。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物，其通式为Sn1-xTixO2，其中0.1≤x≤0.4；
所述锡钛复合氧化物具有片状形貌，裸露的101晶面的比例为70~90%，沿101方向的片厚度为5～30nm，片大小为50～200nm。
所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的制备方法，包括以下步骤：
1）称取锡盐，将其加入有机溶剂中，配成锡离子摩尔浓度为0.01～1M的锡盐溶液；
2）按锡离子与钛离子的摩尔比为1-x:x的量称取所需钛盐，将其溶解在与步骤1）等量的相同有机溶剂中形成钛盐溶液，其中0.1≤x≤0.4；
3）将步骤2）得到的钛盐溶液缓慢滴加到步骤1）得到的锡盐溶液中，搅拌后得到悬浮液；
4）在步骤3）得到的悬浮液中缓慢滴加四丁基氢氧化铵，并加入表面活性剂；
5）将步骤4）得到的悬浮液装入水热釜进行热处理，得到沉淀物；
6）将步骤5）得到的沉淀物分别用丙酮和无水乙醇洗涤数次，然后放入真空干燥箱中进行保温干燥，得到所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物。
所述锡盐为氯化锡、氯化亚锡、锡酸钠、锡酸钾中的一种或几种；
所述钛盐为四氯化钛、钛酸四丁酯中的一种或两种；
所述有机溶剂为二甘醇、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、异丙醇中的一种或几种。
步骤3）中的搅拌时间为0.5～12小时。
步骤4）按每毫升悬浮液加入0.02~0.17mL四丁基氢氧化铵和1.7~8.3mg表面活性剂；
其中所述表面活性剂为辛基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、辛酸钠、二辛基磺化琥珀酸钠、溴化十六烷基三甲铵、聚乙烯醇中的一种或几种。
步骤5）中热处理的温度为120～250℃，处理时间为0.5～24小时。
步骤6）中保温干燥的温度为60～80℃，干燥时间为10～24小时。
所述具有高比例101晶面的二氧化锡复合材料可用作锂离子电池的负极材料。
本发明采用的溶剂热法使反应物以原子水平混合，有效缩短了扩散距离，大幅降低了反应温度，有利于反应快速进行；同时利用不同添加剂在不同晶面上的吸附作用，可以有效控制产物晶面生长，使裸露的101晶面比例高达70~90%。此外，通过控制有机溶剂的种类和加入量，调节热处理温度和时间，可使所获得的产物纯度高，粒度可控，粒度分布窄。
本发明的工艺过程简单，制备参数易于控制，重复性好，可以规模化合成，合成过程中化合物形成温度低，使得产物粒径分布比较均匀。本发明制备出的纳米片状结构的锡钛复合氧化物能有效提高电子和锂离子的传输速度，适于用作锂离子电池的负极材料。
附图说明
图1为实施例2所制备锡钛复合氧化物的X-射线衍射图谱。
图2为实施例2所制备锡钛复合氧化物的扫描电镜照片。
图3为实施例2所制备锡钛复合氧化物的透射电镜照片。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1、制备通式符合Sn0.9Ti0.1O2的锡钛复合氧化物
1）将氯化锡加入30mL二甘醇中，配成锡离子摩尔浓度为0.02M的锡盐溶液；
2）以称取的锡盐为参照，按锡离子与钛离子的摩尔比为9:1的量称取四氯化钛，将其溶解在30mL二甘醇中形成钛盐溶液；
3）将步骤2）得到的钛盐溶液缓慢滴加到步骤1）得到的锡盐溶液中，搅拌0.5小时后得到白色悬浮液；
4）在步骤3）得到的悬浮液中缓慢滴加1.2mL四丁基氢氧化铵，并加入102mg十二烷基硫酸钠；
5）将步骤4）得到的悬浮液装入100mL水热釜中，120℃下保温热处理0.5小时，得到白色沉淀物；
6）将步骤5）得到的沉淀物分别用丙酮和无水乙醇洗涤数次，然后放入60℃的真空干燥箱中保温干燥24小时，得到具有高比例101晶面的片状锡钛复合氧化物纳米晶粉末。
X-射线衍射分析（XRD）结果表明，其晶相为金红石结构，与其他晶面相比，101晶面衍射峰强度最高。扫描电镜（SEM）分析表明，粉体分散较好且大小较均一，厚度约为5nm。透射电镜（TEM）照片表明，粉末呈片状，大小约为50nm。高分辨透射电镜衍射结果表明，片厚度生长方向为[101]方向。通过计算片的上下表面积占片总表面积的比例可知，裸露的101晶面比例为70%。
将该锡钛复合氧化物粉体与导电碳黑、粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）按质量比6：2：2混合研磨均匀，然后加入适量溶剂NMP（N-甲基吡咯烷酮），调匀成浆后均匀涂覆于铜箔上，100℃下真空烘干得到极片。以金属锂片为对极，1mol·L-1LiPF6/EC+DMC+EMC（体积比1：1：1）为电解液，聚丙烯材料为隔膜，在充满氩气的手套箱内组装成2025型扣式电池。采用LANDCT2001A电池测试系统，以恒定的电流密度进行充放电测试，充放电电压范围0.01～2.5V之间，充放电电流密度782mA·g-1。结果显示，该材料作为锂离子电池的正极时表现出优异的电化学性能，首次放电比容量达到1000mAh·g-1，50次充放电循环后放电比容量为820mAh·g-1。
实施例2、制备通式符合Sn0.8Ti0.2O2锡钛复合氧化物
1）将氯化亚锡加入30mL聚乙二醇600中，配成锡离子摩尔浓度为1M的锡盐溶液；
2）以称取的锡盐为参照，按锡离子与钛离子的摩尔比为4:1的量称取四氯化钛，将其溶解在30mL聚乙二醇600中形成钛盐溶液；
3）将步骤2）得到的钛盐溶液缓慢滴加到步骤1）得到的锡盐溶液中，搅拌2小时后得到白色悬浮液；
4）在步骤3）得到的悬浮液中缓慢滴加10.2mL四丁基氢氧化铵，并加入498mg溴化十六烷基三甲铵；
5）将步骤4）得到的悬浮液装入100mL水热釜中，250℃下保温热处理3小时，得到白色沉淀物；
6）将步骤5）得到的沉淀物分别用丙酮和无水乙醇洗涤数次，然后放入80℃的真空干燥箱中保温干燥10小时，得到具有高比例101晶面的片状锡钛复合氧化物纳米晶粉末。
X-射线衍射分析（XRD）结果表明（如图1），其晶相为金红石结构，与其他晶面相比，101晶面衍射峰强度最高。扫描电镜（SEM）分析表明（如图2），该粉体分散较好且大小较均一，厚度约为30nm。透射电镜（TEM）照片表明（如图3），该粉末呈片状，大小约为200nm。高分辨透射电镜衍射结果表明，片厚度生长方向为[101]方向。通过计算片的上下表面积占片总表面积的比例可知，裸露的101晶面比例为90%。
将该锡钛复合氧化物粉体与导电碳黑、粘结剂PVDF按质量比6：2：2混合研磨均匀，然后加入适量溶剂NMP，调匀成浆后均匀涂覆于铜箔上，100℃下真空烘干得到极片。以金属锂片为对极，1mol·L-1LiPF6/EC+DMC+EMC（体积比1：1：1）为电解液，聚丙烯材料为隔膜，在充满氩气的手套箱内组装成2025型扣式电池。采用LANDCT2001A电池测试系统，以恒定的电流密度进行充放电测试，充放电电压范围0.01～2.5V之间，充放电电流密度782mA·g-1。结果显示，该材料作为锂离子电池的正极时表现出优异的电化学性能，首次放电比容量达到980mAh·g-1，50次充放电循环后放电比容量为780mAh·g-1。
实施例3、制备通式符合Sn0.7Ti0.3O2的锡钛复合氧化物
1）将锡酸钾加入30mL聚乙二醇400中，配成锡离子摩尔浓度为0.5M的锡盐溶液；
2）以称取的锡盐为参照，按锡离子与钛离子的摩尔比为7:3的量称取钛酸四丁酯，将其溶解在30mL聚乙二醇400中形成钛盐溶液；
3）将步骤2）得到的钛盐溶液缓慢滴加到步骤1）得到的锡盐溶液中，搅拌6小时后得到白色悬浮液；
4）在步骤3）得到的悬浮液中缓慢滴加5mL四丁基氢氧化铵，并加入300mg辛基硫酸钠；
5）将步骤4）得到的悬浮液装入100mL水热釜中，180℃下保温热处理2小时，得到白色沉淀物；
6）将步骤5）得到的沉淀物分别用丙酮和无水乙醇洗涤数次，然后放入70℃的真空干燥箱中保温干燥16小时，得到所述具有高比例101晶面的片状锡钛复合氧化物纳米晶粉末。
X-射线衍射分析（XRD）结果表明，其晶相为金红石结构，与其他晶面相比，101晶面衍射峰强度最高。扫描电镜（SEM）分析表明，粉体分散较好且大小较均一，厚度约为20nm。透射电镜（TEM）照片表明，粉末呈片状，大小约为120nm。高分辨透射电镜衍射结果表明，片厚度生长方向为[101]方向。通过计算片的上下表面积占片总表面积的比例可知，裸露的101晶面比例为80%。
将该锡钛复合氧化物粉体与导电碳黑、粘结剂PVDF按质量比6：2：2混合研磨均匀，然后加入适量溶剂NMP，调匀成浆后均匀涂覆于铜箔上，100℃下真空烘干得到极片。以金属锂片为对极，1mol·L-1LiPF6/EC+DMC+EMC（体积比1：1：1）为电解液，聚丙烯材料为隔膜，在充满氩气的手套箱内组装成2025型扣式电池。采用LANDCT2001A电池测试系统，以恒定的电流密度进行充放电测试，充放电电压范围0.01～2.5V之间，充放电电流密度782mA·g-1。结果显示，该材料作为锂离子电池的正极时表现出优异的电化学性能，首次放电比容量达到1100mAh·g-1，50次充放电循环后放电比容量为880mAh·g-1。
实施例4、制备通式符合Sn0.6Ti0.4O2的锡钛复合氧化物
1）将锡酸钠加入30mL聚乙二醇300中，配成锡离子摩尔浓度为0.5M的锡盐溶液；
2）以称取的锡盐为参照，按锡离子与钛离子的摩尔比为3:2的量称取钛酸四丁酯，将其溶解在30mL聚乙二醇300中形成钛盐溶液；
3）将步骤2）得到的钛盐溶液缓慢滴加到步骤1）得到的锡盐溶液中，搅拌12小时后得到白色悬浮液；
4）在步骤3）得到的悬浮液中缓慢滴加6mL四丁基氢氧化铵，并加入250mg二辛基磺化琥珀酸钠；
5）将步骤4）得到的悬浮液装入100mL水热釜中，160℃下保温热处理10小时，得到白色沉淀物；
6）将步骤5）得到的沉淀物分别用丙酮和无水乙醇洗涤数次，然后放入80℃的真空干燥箱中保温干燥10小时，得到所述具有高比例101晶面的片状锡钛复合氧化物纳米晶粉末。
X-射线衍射分析（XRD）结果表明，其晶相为金红石结构，与其他晶面相比，101晶面衍射峰强度最高。扫描电镜（SEM）分析表明，粉体分散较好且大小较均一，厚度约为10nm。透射电镜（TEM）照片表明，粉末呈片状，大小约为80nm。高分辨透射电镜衍射结果表明，片厚度生长方向为[101]方向。通过计算片的上下表面积占片总表面积的比例可知，裸露的101晶面比例为75%。
将该锡钛复合氧化物粉体与导电碳黑、粘结剂PVDF按质量比6：2：2混合研磨均匀，然后加入适量溶剂NMP，调匀成浆后均匀涂覆于铜箔上，100℃下真空烘干得到极片。以金属锂片为对极，1mol·L-1LiPF6/EC+DMC+EMC（体积比1：1：1）为电解液，聚丙烯材料为隔膜，在充满氩气的手套箱内组装成2025型扣式电池。采用LANDCT2001A电池测试系统，以恒定的电流密度进行充放电测试，充放电电压范围0.01～2.5V之间，充放电电流密度782mA·g-1。结果显示，该材料作为锂离子电池的正极时表现出优异的电化学性能，首次放电比容量达到1050mAh·g-1，50次充放电循环后放电比容量为820mAh·g-1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物，其特征在于：所述锡钛复合氧化物的通式为Sn1-xTixO2，其中0.1≤x≤0.4；
所述锡钛复合氧化物具有片状形貌，裸露的101晶面的比例为70~90%，沿101方向的片厚度为5～30nm，片大小为50～200nm。
2.一种如权利要求1所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）称取锡盐，将其加入有机溶剂中，配成锡离子摩尔浓度为0.01～1M的锡盐溶液；
2）按锡离子与钛离子的摩尔比为1-x:x的量称取所需钛盐，将其溶解在与步骤1）等量的相同有机溶剂中形成钛盐溶液，其中0.1≤x≤0.4；
3）将步骤2）得到的钛盐溶液缓慢滴加到步骤1）得到的锡盐溶液中，搅拌后得到悬浮液；
4）在步骤3）得到的悬浮液中缓慢滴加四丁基氢氧化铵，并加入表面活性剂；
5）将步骤4）得到的悬浮液装入水热釜进行热处理，得到沉淀物；
6）将步骤5）得到的沉淀物分别用丙酮和无水乙醇洗涤数次，然后放入真空干燥箱中进行保温干燥，得到所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物。
3.根据权利要求2所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的制备方法，其特征在于：所述锡盐为氯化锡、氯化亚锡、锡酸钠、锡酸钾中的一种或几种；
所述钛盐为四氯化钛、钛酸四丁酯中的一种或两种；
所述有机溶剂为二甘醇、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、异丙醇中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的制备方法，其特征在于：步骤3）中的搅拌时间为0.5～12小时。
5.根据权利要求2所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的制备方法，其特征在于：步骤4）按每毫升悬浮液加入0.02~0.17mL四丁基氢氧化铵和1.7~8.3mg表面活性剂；
其中所述表面活性剂为辛基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、辛酸钠、二辛基磺化琥珀酸钠、溴化十六烷基三甲铵、聚乙烯醇中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的制备方法，其特征在于：步骤5）中热处理的温度为120～250℃，处理时间为0.5～24小时。
7.根据权利要求2所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的制备方法，其特征在于：步骤6）中保温干燥的温度为60～80℃，干燥时间为10～24小时。
8.一种如权利要求1所述具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物的应用，其特征在于：用作锂离子电池的负极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510865053.4A CN105355900B (zh) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | 具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510865053.4A CN105355900B (zh) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | 具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105355900A true CN105355900A (zh) | 2016-02-24 |
| CN105355900B CN105355900B (zh) | 2017-08-08 |
Family
ID=55331819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510865053.4A Active CN105355900B (zh) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | 具有高比例101晶面的锡钛复合氧化物及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105355900B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105561969A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-11 | 福建农林大学 | 一种多孔TixSn1-xO2固溶体微球的制备和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090126945A (ko) * | 2008-06-05 | 2009-12-09 | 한국과학기술연구원 | 카본-금속산화물 복합체의 음극 활물질을 구비한이차전지용 음극 및 이를 이용한 이차전지와, 이차전지용음극 활물질의 제조방법 |
| CN102005308A (zh) * | 2010-11-13 | 2011-04-06 | 福州大学 | Ti（l-x）SnxO2太阳能电池及其制备方法 |
| CN102500355A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 南京大学 | TixSn1-xO2固溶体为载体的负载型金属氧化物纳米催化剂的制备方法 |
-
2015
- 2015-12-01 CN CN201510865053.4A patent/CN105355900B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090126945A (ko) * | 2008-06-05 | 2009-12-09 | 한국과학기술연구원 | 카본-금속산화물 복합체의 음극 활물질을 구비한이차전지용 음극 및 이를 이용한 이차전지와, 이차전지용음극 활물질의 제조방법 |
| CN102005308A (zh) * | 2010-11-13 | 2011-04-06 | 福州大学 | Ti（l-x）SnxO2太阳能电池及其制备方法 |
| CN102500355A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-06-20 | 南京大学 | TixSn1-xO2固溶体为载体的负载型金属氧化物纳米催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MOHAMED M. RASHAD • OSAMA A. FOUAD: "Solvothermal growth of Ti12xSnxO2 semiconductor nanopowders", 《APPL NANOSCI》 * |
| XIGUANG HAN ET AL: "Synthesis of Tin Dioxide Octahedral Nanoparticles with Exposed High-Energy {221} Facets and Enhanced Gas-Sensing Properties", 《ANGEW. CHEM. INT. ED.》 * |
| 王雪等: "高表面能晶面裸露的金属氧化物微纳米晶体的可控合成", 《中国科学: 化学》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105561969A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-11 | 福建农林大学 | 一种多孔TixSn1-xO2固溶体微球的制备和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105355900B (zh) | 2017-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| He et al. | Electrochemical characteristics and intercalation mechanism of ZnS/C composite as anode active material for lithium-ion batteries | |
| Yao et al. | Synthesis and electrochemical performance of phosphate-coated porous LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode material for lithium ion batteries | |
| Fu et al. | Preparation of Cu2O particles with different morphologies and their application in lithium ion batteries | |
| Lin et al. | Improved capacity and rate capability of Ru-doped and carbon-coated Li4Ti5O12 anode material | |
| CN105140492A (zh) | 一种表面包覆锆酸锂的镍钴锰酸锂复合正极材料及制备方法 | |
| Kumar et al. | Electrochemical properties of MgO-coated 0.5 Li2MnO3-0.5 LiNi0. 5Mn0. 5O2 composite cathode material for lithium ion battery | |
| CN107464924B (zh) | 一种片状氧缺陷钒酸锂正极材料及其制备方法 | |
| CN107834050A (zh) | 一种锂离子电池富锂正极材料及其改进方法 | |
| Lai et al. | Ball-milling assisted solid-state reaction synthesis of mesoporous Li4Ti5O12 for lithium-ion batteries anode | |
| Huang et al. | LiMgxMn2− xO4 (x≤ 0.10) cathode materials with high rate performance prepared by molten-salt combustion at low temperature | |
| Yan et al. | Effect of precipitators on the morphologies and electrochemical properties of Li1. 2Mn0. 54Ni0. 13Co0. 13O2 via rapid nucleation and post-solvothermal method | |
| Wang et al. | Hydrothermal synthesis of flower-like Zn2SnO4 composites and their performance as anode materials for lithium-ion batteries | |
| CN104037412B (zh) | 高性能锂离子二次电池负极材料多级结构纳米空心球的制备方法 | |
| Xie et al. | Enhanced electrochemical performance of Li-rich layered oxide, Li1. 2Mn0. 54Co0. 13Ni0. 13O2, by surface modification derived from a MOF-assisted treatment | |
| Guo et al. | Synthesis and electrochemical properties of high performance polyhedron sphere like lithium manganese oxide for lithium ion batteries | |
| CN106784677A (zh) | 一种锂离子电池富锂正极材料的制备及改进方法 | |
| CN103050678B (zh) | 一种锂离子电池用电极材料镧掺杂钛酸锂的制备方法 | |
| CN107026263B (zh) | 海胆状硫化铋/大孔石墨烯复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN106992295B (zh) | 一种单分散α-氧化铁纳米片的制备方法 | |
| Tang et al. | Template-free synthesis of hierarchical MoO2 multi-shell architectures with improved lithium storage capability | |
| Li et al. | Role of Hydrothermal parameters on phase purity of orthorhombic LiMnO2 for use as cathode in Li ion battery | |
| CN104779382B (zh) | 三维分级异质结构纳米材料及其梯度水热制备方法和应用 | |
| Kou et al. | A VO2/graphene oxide composite as a cathode material with high rate performance for hybrid Mg-Li batteries | |
| Ju et al. | Effects of types of drying control chemical additives on the morphologies and electrochemical properties of Li4Ti5O12 anode powders prepared by spray pyrolysis | |
| CN104124430B (zh) | 一种二氧化钌量子点修饰的五氧化二钒纳米材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231228 Address after: Building 604, Building 1, Shenzhen Biomedical Innovation Industrial Park, No. 14 Jinhui Road, Jinsha Community, Kengzi Street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518118 Patentee after: H-GUARD (CHINA) CO.,LTD. Address before: No. 2, Xiyuangong Road, University Town, Minhou County, Fuzhou, 350108, Fujian Province Patentee before: FUJIAN JIANGXIA University |