CN108910940B - 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 - Google Patents
一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108910940B CN108910940B CN201810778802.3A CN201810778802A CN108910940B CN 108910940 B CN108910940 B CN 108910940B CN 201810778802 A CN201810778802 A CN 201810778802A CN 108910940 B CN108910940 B CN 108910940B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sno
- amorphous carbon
- precursor
- preparing
- composite precursor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G19/00—Compounds of tin
- C01G19/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。该方法是采用特定配比的SnO2醇溶胶和葡萄糖混合物作为前驱体,利用压电陶瓷超声雾化器将其转换成前驱体气雾,由惰性载流气体将气雾引入到带有中空石英玻璃管的管式炉,利用热源,促使前驱体气雾发生裂解转化,实现SnO2/非晶碳纳米复合材料的在线制备。本发明克服了传统SnO2/非晶碳纳米复合材料制备步骤非连续、小批量、原材料利用不充分、产生大量废液和生产成本较高的缺点,具有制备工艺简单、快速、绿色环保等优点,为连续批量化、低成本地制备高质量SnO2/非晶碳纳米复合材料提供了可行性。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域,涉及一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。
技术背景
二氧化锡(SnO2)是一类重要的宽带隙半导体材料,由于其特殊的电学、光学、电化学性质,而在半导体、储能、光电催化等领域具有良好的应用价值和前景。其中SnO2纳米材料以其性能良好、价格低廉、容易制备等优势,成为了新型电化学储能材料、传感器、电化学催化等领域的研究热点。同时,通过采用非晶碳、石墨烯、碳纳米管等其它材料与之进行复合,可以得到SnO2纳米复合材料,并能够进一步提高这类材料的性能。
然而,传统的用于制备SnO2纳米复合材料采用的水热合成手段具有非连续、小批量、耗时耗能等特征。受制于该合成技术,此类材料一直未能实现批量、连续化生产。同时,这类材料的水热合成方法产率往往低于50%,原材料不能够充分利用、制备过程中产生大量的废液,因而增加了这类材料的制备成本。
本发明提供了一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。该方法克服了传统SnO2/非晶碳纳米复合材料制备步骤非连续、小批量、原材料利用不充分、产生大量废液和生产成本较高的缺点,具有制备工艺简单、快速、绿色环保等优点,为连续批量化、低成本地制备高质量SnO2/非晶碳纳米复合材料提供了可行性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供了一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。该方法采用特定配比的SnO2醇溶胶和葡萄糖混合物作为前驱体,利用压电陶瓷超声雾化器将其转换成前驱体气雾,由惰性载流气体将气雾引入到带有中空石英玻璃管的管式炉,利用热源,促使前驱体气雾发生裂解转化,实现 SnO2/非晶碳纳米复合材料的在线制备,与此同时具备原材料充分利用、制备过程中无废液产生以及可连续化生产的优点。
为解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决:
一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法,包括如下步骤:
A.将葡萄糖和SnO2醇溶胶混合制成复合前驱体,置于三口反应容器中;其中葡萄糖与SnO2醇溶胶的质量比为(1:10)~(1:15)。
所述的SnO2醇溶胶采用四氯化锡、乙醇作为原料,配制成透明澄清的溶胶溶液,四氯化锡与乙醇的质量比为(1:15)~(1:20)。
B.将步骤A中得到的复合前驱体利用压电陶瓷超声雾化器产生复合前驱体气雾;通入惰性气体,将复合前驱体气雾从三口反应容器中引出。
所述的惰性气体选用纯度为99.9%以上的高纯氩气。作为优选,惰性气体流速在0.5~4L/min。
C.将步骤B中引出的复合前驱体气雾通入预热至1100~1200℃的石英管式炉中,利用热源促使复合前驱体气雾在线裂解转换成SnO2/非晶碳纳米复合材料。
D.在石英管的末端对纳米颗粒进行收集,获得SnO2/非晶碳纳米复合材料。
本发明的有益效果是:
本发明克服了传统SnO2/非晶碳纳米复合材料制备步骤非连续、小批量、原材料利用不充分、产生大量废液和生产成本较高的缺点,具有制备工艺简单、快速、绿色环保等优点,为连续批量化、低成本地制备高质量SnO2/非晶碳纳米复合材料提供了可行性。
附图说明
图1为本发明用于连续制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的装置简图;
图2为气体流速度为1L/min,2L/min和3L/min时获得的样品的形貌特征图(SEM图);
图3为气体流速度为1L/min,2L/min和3L/min时获得的样品的X射线衍射图谱(XRD图);
图4为气体流速度为1L/min,2L/min和3L/min时获得的样品的拉曼光谱图 (Raman图)。
图5为本发明制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料作钠离子电池负极时的放电比容量—循环次数图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的分析。
图1为本发明用于连续制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的装置简图。
实施例1:SnO2/非晶碳纳米复合材料的制备。
实施例1-1:
A.前驱体溶胶的配制:将四氯化锡(1g),加入到15g乙醇中,搅拌2-6小时,得到透明澄清溶液;在获得的溶液中加入1.6g葡萄糖搅拌溶解均匀。
B.SnO2/非晶碳纳米复合材料的制备:利用超声波雾化片将溶胶雾化,通入流速为1L/min的氩气,将复合前驱体气雾引入预热至1100℃的石英管中;在石英管的末端对纳米颗粒进行收集,获得的SnO2/非晶碳纳米复合材料在洗涤、真空干燥等步骤处理后通过SEM,XRD,Raman等分析手段对其进行表征。
可以观察到,实施例1-1制备的材料存在较为严重的团聚现象(图2(a))。X射线衍射图谱(图3)以及拉曼光谱图(图4)证明,该材料为SnO2/非晶碳纳米复合材料。
实施例1-2:
A.前驱体溶胶的配制:将四氯化锡(1g),加入到20g乙醇中,搅拌2-6小时,得到透明澄清溶液;在获得的溶液中加入1.4g葡萄糖搅拌溶解均匀。
B.SnO2/非晶碳纳米复合小球的制备:利用超声波雾化片将溶胶雾化,通入流速为2L/min的氩气;在石英管的末端对纳米颗粒进行收集,获得的SnO2/非晶碳纳米复合材料在洗涤、真空干燥等步骤处理后通过SEM,XRD,Raman等分析手段对其进行表征。
可以观察到,实施例1-2制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料呈现部分的纳米球形结构,纳米颗粒间的团聚现象有所改善(图2(b))。X射线衍射图谱(图3)以及拉曼光谱图(图4)证明,制得的材料为SnO2/非晶碳纳米复合材料。与实施例1-1相比较,本实施例所制得的SnO2/非晶碳纳米复合材料呈现出类似的SnO2晶粒大小和石墨化程度。
实施例1-3:
A.前驱体溶胶的配制:将四氯化锡(1g),加入到18g乙醇中,搅拌2-6小时,得到透明澄清溶液;在获得的溶液中加入1.6g葡萄糖搅拌溶解均匀。
B.SnO2/非晶碳纳米复合材料的制备:利用超声波雾化片将溶胶雾化,通入流速为3L/min的氩气,将复合前驱体气雾引入预热1100℃后的石英管中;在石英管的末端对纳米颗粒进行收集,获得的SnO2/非晶碳纳米复合材料在洗涤、真空干燥等步骤处理后通过SEM,XRD,Raman等分析手段对其进行表征。
可以观察到,实施例1-3制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料团聚现象进一步得到改善, 部分呈现出独立的小球状形貌(图2(c))。X射线衍射图谱(图3)位于12.5度位置的特征峰强度显著减弱,表明材料中非晶碳组分的碳化程度有所减弱。拉曼光谱图(图4) 中D峰与G峰强度的比值进一步增加,亦证明该实施例下非晶碳组分的石墨化程度较低。
实施例2、SnO2/非晶碳纳米复合材料的电化学储钠性能测试
将实施例1制得的SnO2/非晶碳纳米复合材料、Super P炭黑和PVDF以75:15:10wt%的比例混合,用NMP溶剂调成膏状,涂覆在铜箔表面。待真空干燥后,将涂层铜箔切割成直径为15mm的圆片作为钠离子电池电极,选用钠离子电池用电解液(EC:PC=1:1,NaClO4浓度为1mol/L)和金属钠箔片作为对电极,在氩气保护手套箱中组装成RC2032 型纽扣电池,在Neware BTS电池测试系统进行恒电流充放电测试。测试参数为:充放电速率20mA/g,充放电电位从0.05-3V,执行循环50次。结合电池的放电比容量—循环次数图谱得知(图5),实施例1-2所制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料表现出最佳的储钠容量和循环寿命(在充放电速率为20mA/g的情况下,循环50次后仍然可保持约 507mAh/g的比容量)。
上述实施例并非是对于本发明的限制,本发明并非仅限于上述实施例,只要符合本发明要求,均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
A.将葡萄糖和SnO2醇溶胶混合制成复合前驱体;其中葡萄糖与SnO2醇溶胶的质量比为(1:10)~(1:15);
B.将步骤A中得到的复合前驱体利用压电陶瓷超声雾化器产生复合前驱体气雾;通入惰性气体,将复合前驱体气雾引出;
C.将步骤B中引出的复合前驱体气雾通入预热至1100~1200℃的石英管式炉中,利用热源促使复合前驱体气雾在线裂解转换成SnO2/非晶碳纳米复合材料;
D.在石英管的末端对纳米颗粒进行收集,获得SnO2/非晶碳纳米复合材料。
2.如权利要求1所述的一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法,其特征在于所述的SnO2醇溶胶采用四氯化锡、乙醇作为原料,配制成透明澄清的溶胶溶液,四氯化锡与乙醇的质量比为(1:15)~(1:20)。
3.如权利要求1所述的一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法,其特征在于步骤B所述的惰性气体选用纯度为99.9%以上的高纯氩气。
4.如权利要求1或3所述的一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法,其特征在于步骤B惰性气体流速在0.5~4L/min。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810778802.3A CN108910940B (zh) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810778802.3A CN108910940B (zh) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108910940A CN108910940A (zh) | 2018-11-30 |
CN108910940B true CN108910940B (zh) | 2020-11-17 |
Family
ID=64413005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810778802.3A Expired - Fee Related CN108910940B (zh) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108910940B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110015684A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-16 | 杭州电子科技大学 | 一种加热复合前驱气雾制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 |
CN113233497A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳包覆二氧化锡材料的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102593446A (zh) * | 2012-02-22 | 2012-07-18 | 清华大学 | 一种锂离子电池活性电极材料的制备方法 |
CN106450176B (zh) * | 2016-08-24 | 2019-05-21 | 上海颐行高分子材料有限公司 | 一种高容量负极材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-07-16 CN CN201810778802.3A patent/CN108910940B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108910940A (zh) | 2018-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Fe 1− x S/C nanocomposites from sugarcane waste-derived microporous carbon for high-performance lithium ion batteries | |
CN106129344B (zh) | 一种二氧化锡/二氧化钛球形颗粒与石墨烯纳米带复合材料的制备方法 | |
Bin et al. | Manipulating particle chemistry for hollow carbon-based nanospheres: synthesis strategies, mechanistic insights, and electrochemical applications | |
US20130059203A1 (en) | Anode active material for a lithium secondary battery, method for preparing same, and lithium secondary battery including same | |
CN107346821A (zh) | 一种硼掺杂多孔碳球的制备方法 | |
CN111628155A (zh) | 一种锂离子/钠离子电池的负极材料钼锡双金属硫化物及其制备方法 | |
CN106887578B (zh) | 一种硫化锡/碳纳米管复合纳米负极材料及其制备方法 | |
CN104528728A (zh) | 一种以四氯化硅为原料合成硅纳米粉的方法及其应用 | |
CN108878826B (zh) | 一种锰酸钠/石墨烯复合电极材料及其制备方法和应用 | |
CN110042503B (zh) | 一种MoSe2@C电纺中空纳米纤维及其制备方法和应用 | |
CN108281627B (zh) | 一种锂离子电池用锗碳复合负极材料及其制备方法 | |
CN108910940B (zh) | 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 | |
CN108258214A (zh) | 一种锂离子电池负极材料硅@石墨烯/碳的制备方法 | |
Sun et al. | Hollow porous CuO/C nanorods as a high-performance anode for lithium ion batteries | |
CN110336012A (zh) | 一种碳复合的硫族化合物复合材料及其制备方法和应用 | |
CN102790211B (zh) | 一种高性能锂离子电池负极材料铁酸铜超细粉的制备方法 | |
CN106299283A (zh) | 稻壳基多孔硅纳米材料的球磨制备方法 | |
CN108390048A (zh) | 一种氮磷共掺杂碳包覆MoO3-x及其制备方法 | |
CN112331845B (zh) | 一种四氧化三钴纳米线阵列负极材料的制备方法 | |
CN109081369B (zh) | 一种利用溶胶汽雾自燃烧法制备SnO2-非晶碳纳米复合小球的方法 | |
Han et al. | Full laser irradiation processed Pb-graphene nanocomposite electrodes toward the manufacturing of high-performance supercapacitors | |
CN110474025A (zh) | 一种多级缓冲结构硅碳负极材料及其制备方法和应用 | |
CN112786853A (zh) | 一种钠离子电池高倍率复合负极材料及其制备方法 | |
CN101764214B (zh) | 高纯度钛酸锌锂纳米棒的制备方法及其在锂电池中的应用 | |
CN110015684A (zh) | 一种加热复合前驱气雾制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201117 Termination date: 20210716 |