CN108511725A - 三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及其制备和应用 - Google Patents

三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材的制备方法，是：将三氧化二锑加热溶解于醇类溶剂中形成澄清透明的溶液，待溶液冷却后，加入碳纳米管，超声分散0.5~10 h，再加入GO水分散液搅拌0.5~10 h；然后加入抗坏血酸搅拌6~48小时，得到黑色沉淀，离心，洗涤，干燥，得到具有独特交联网络结构的Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料，该复合材料具有良好的导电性和优异的结构稳定性，当其用作SIBs替代负极时表现出优异的钠储存性能。

Description

三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种提供了一种三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料Sb2O3/CNTs/rGO的制备方法，主要作为钠离子电池负极材料，属于复合材料技术领域和新能源技术领域。
背景技术
钠离子电池（SIBs）作为可再生能源发电站最有前景的储能系统之一，近年来受到钠资源丰富和低成本的高度重视。凭借其高比容量基于转化和合金化反应，三氧化二锑作为SIBs的有前景的电极已经引起越来越多的关注。而导电性好，机械柔韧性好的碳质材料可作为氧化物的导电基体，在循环过程中能有效适应大的体积变化，从而提高金属氧化物电极的电化学性能。然而，所报道的用于SIB的金属氧化物/碳质复合物通常通过各种费时费力的方法获得。
发明内容
本发明的目的是提供一种三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料Sb2O3/CNTs/rGO的制备方法。
一、Sb2O3/CNTs/rGO的制备
将三氧化二锑加热溶解于醇类溶剂（甲醇、乙醇或乙二醇）中形成澄清透明的溶液，待溶液冷却后，加入碳纳米管，超声分散0.5~10 h，再加入氧化石墨烯GO水分散液搅拌0.5~10h；然后加入抗坏血酸搅拌6~48小时，得到黑色沉淀，离心，洗涤，干燥，得到三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材。
三氧化二锑与碳纳米管的质量比为5:1 ~1:1；三氧化二锑与氧化石墨烯的质量比为5:1~1:1；抗坏血酸的加入量为氧化石墨烯质量的5~20倍。
所述干燥是在100~200℃下干燥6~24小时。
图1为本发明制备的Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料的电场发射扫描电子显微镜图（左）和透射电子显微镜图（右）。显然，Sb2O3纳米颗粒，rGO薄片和CNTs是相互贯穿的形成交联网络结构（图左）。此外，如图右可观察到CNT均匀地附着在rGO片上，并且尺寸小于80nm的Sb2O3纳米颗粒被锚定在由CNT组成的交联网络结构上和rGO表层。这种独特的结构可以提供体积缓冲作用，提供比Sb2O3 / CNTs或Sb2O3 / rGO更高的电导率和稳定性，有利于钠储存性能的提高。
图2为本发明制备的Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料的X射线衍射（XRD）谱图。由图2可知，在制备的样品中没有观察到GO或rGO的明显的衍射峰，表明rGO薄片的重新保留和L-抗坏血酸对GO的还原，这与X射线光电子能谱数据一致。
二、Sb2O3/CNTs/rGO的电化学性能表征
测试方法：将材料组装成扣式电池在蓝电测试仪上进行恒流充放电测试，电流密度为200mA g-1。
测试结果：首次放电容量为1291.7mAh g-1，首次可逆容量为556.9 mAh g-1，首次效率为43.11%。 经过15次循坏的活化过程后可逆容量上升为719.8mAh g-1，经过80循环后可逆容量为518mAh g-1，相比15次循坏时的保持率为72%（见图3）。因此，具有良好的循环稳定性。
综上所述，本发明以三氧化二锑，碳纳米管和氧化石墨烯为原料，采用简便快速的化学方法成功合成了一种具有独特交联网络结构的Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料，具有良好的导电性和优异的结构稳定性，当其用作钠离子电池负极时表现出优异的钠储存性能。
附图说明
图1为本发明制备的Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料的电场发射扫描电子显微镜图（左）和透射电子显微镜图（右）。
图2为本发明制备的Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料的X射线衍射（XRD）谱图。
图3为本发明制备的Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料作为钠离子电池负极时的循环性能图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明Sb2O3/CNTs/rGO纳米复合材料制备方法、结构和性能作进一步的说明。
实施例1
将0.3g Sb2O3和40mL乙二醇混合搅拌并加热以形成澄清透明的溶液，待溶液冷却后，加入0.1 g CNT，超声分散0.5 h，再加入40 mL GO的水溶液（含0.1gGO）再搅拌0.5 h。然后，将2.0 g的抗坏血酸加入上述混合溶液中，再搅拌12小时。得到的黑色沉淀，通过离心收集，并用去离子水和无水乙醇洗涤，最后在120℃下干燥12小时，即得具有独特交联网络结构的Sb2O3/CNTs/rGO复合材料。
Sb2O3/CNTs/rGO复合材料用于钠离子电池负极时，首次放电容量为1291.7mAh g-1，首次可逆容量为556.9 mAh g-1，首次效率为43.11%。经过15次循坏的活化过程后可逆容量上升为719.8mAh g-1，经过80循环后可逆容量为518mAh g-1，相比15次循坏时的保持率为72%。
实施例2
将0.4g Sb2O3和40mL乙二醇混合搅拌并加热以形成澄清透明的溶液，待溶液冷却后，加入0.2g CNT，超声分散2 h，再加入50 mL GO的水溶液（含0.2gGO）再搅拌2 h。然后，将2.5g的抗坏血酸加入上述混合溶液中，再搅拌24小时。得到的黑色沉淀，通过离心收集，并用去离子水和无水乙醇洗涤，最后在160℃下干燥16小时，即得具有独特交联网络结构的Sb2O3/CNTs/rGO复合材料。
Sb2O3/CNTs/rGO复合材料用于钠离子电池负极时，首次效率为42.12% ，在200mAg-1下循环50次，循环稳定543.8 mAh-1，，因此，具有良好的循环稳定性。
实施例3
将0.5g Sb2O3和40mL乙二醇混合搅拌并加热以形成澄清透明的溶液，待溶液冷却后，加入0.3g CNT，超声分散3 h，再加入60 mL GO的水溶液（含0.3gGO）再搅拌3h。然后，将3.0g的抗坏血酸加入上述混合溶液中，再搅拌36小时。得到的黑色沉淀，通过离心收集，并用去离子水和无水乙醇洗涤，最后在180℃下干燥20小时，即得具有独特交联网络结构的Sb2O3/CNTs/rGO复合材料。
Sb2O3/CNTs/rGO复合材料用于钠离子电池负极时，首次效率为43.03%，当在3Ag-1的高电流密度时容量保持为345.4 mA hg-1。

Claims (7)

1.一种三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材的制备方法，其特征在于：将三氧化二锑加热溶解于醇类溶剂中形成澄清透明的溶液，待溶液冷却后，加入碳纳米管，超声分散0.5~10 h，再加入氧化石墨烯水分散液搅拌0.5~10 h；然后加入抗坏血酸搅拌6~48小时，得到黑色沉淀，离心，洗涤，干燥，得到三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材。
2.如权利要求1所述三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材的制备方法，其特征在于： 三氧化二锑与碳纳米管的质量比为5:1~1:1。
3.如权利要求1所述三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材的制备方法，其特征在于：三氧化二锑与氧化石墨烯的质量比为5:1~1:1。
4.如权利要求1所述三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材的制备方法，其特征在于：抗坏血酸的加入量为氧化石墨烯质量的5~20倍。
5.如权利要求1所述三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材的制备方法，其特征在于：所述醇类溶剂甲醇、乙醇或乙二醇。
6.如权利要求1所述三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材的制备方法，其特征在于：所述干燥是在100~200℃下干燥6~24小时。
7.如权利要求1所述方法制备的三氧化二锑/碳纳米管/石墨烯纳米复合材作为钠离子电池负极的应用。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110071279A (zh) * 2019-05-08 2019-07-30 陕西科技大学 一种SnS2/CNTs@rGO复合结构、制备方法及应用
CN110120516A (zh) * 2019-06-20 2019-08-13 西北师范大学 一种锑/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN110190265A (zh) * 2019-06-20 2019-08-30 西北师范大学 一种锑-三氧化二锑/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN110265643A (zh) * 2019-06-24 2019-09-20 陕西科技大学 一种Sb2O5/碳布柔性钠离子电池负极材料的制备方法
CN111710532A (zh) * 2020-05-20 2020-09-25 上海应用技术大学 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用
CN113793914A (zh) * 2021-09-10 2021-12-14 陕西科技大学 一种具有中空结构的还原氧化石墨烯包裹CNTs/SnO2复合薄膜及其制备方法和应用
CN114695854A (zh) * 2022-03-23 2022-07-01 西安建筑科技大学 CNTs-SnS-SnS2@GO异质结构复合材料及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017060718A1 (en) * 2015-10-06 2017-04-13 Faradion Limited X/hard carbon composite material and method of preparing the x/hard carbon composite material
CN106784710A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 广东工业大学 一种核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017060718A1 (en) * 2015-10-06 2017-04-13 Faradion Limited X/hard carbon composite material and method of preparing the x/hard carbon composite material
CN106784710A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 广东工业大学 一种核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOZHONG ZHOU等: "Facile and rapid synthesis of Sb2O3/CNTs/rGO nanocomposite with excellent sodium storage performances", 《MATERIALS LETTERS》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110071279A (zh) * 2019-05-08 2019-07-30 陕西科技大学 一种SnS2/CNTs@rGO复合结构、制备方法及应用
CN110120516A (zh) * 2019-06-20 2019-08-13 西北师范大学 一种锑/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN110190265A (zh) * 2019-06-20 2019-08-30 西北师范大学 一种锑-三氧化二锑/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN110265643A (zh) * 2019-06-24 2019-09-20 陕西科技大学 一种Sb2O5/碳布柔性钠离子电池负极材料的制备方法
CN111710532A (zh) * 2020-05-20 2020-09-25 上海应用技术大学 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用
CN111710532B (zh) * 2020-05-20 2022-08-23 上海应用技术大学 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用
CN113793914A (zh) * 2021-09-10 2021-12-14 陕西科技大学 一种具有中空结构的还原氧化石墨烯包裹CNTs/SnO2复合薄膜及其制备方法和应用
CN113793914B (zh) * 2021-09-10 2023-02-14 陕西科技大学 一种具有中空结构的还原氧化石墨烯包裹CNTs/SnO2复合薄膜及其制备方法和应用
CN114695854A (zh) * 2022-03-23 2022-07-01 西安建筑科技大学 CNTs-SnS-SnS2@GO异质结构复合材料及其制备方法和应用

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