CN113184901B - 一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法 - Google Patents

一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113184901B
CN113184901B CN202110437211.1A CN202110437211A CN113184901B CN 113184901 B CN113184901 B CN 113184901B CN 202110437211 A CN202110437211 A CN 202110437211A CN 113184901 B CN113184901 B CN 113184901B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
porous structure
titanium dioxide
carbon
chlorine
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.)
Active
Application number
CN202110437211.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113184901A (zh
Inventor
沈少华
刁志丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202110437211.1A priority Critical patent/CN113184901B/zh
Publication of CN113184901A publication Critical patent/CN113184901A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113184901B publication Critical patent/CN113184901B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C01G23/08—Drying; Calcining ; After treatment of titanium oxide
    • 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
    • C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • 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
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • 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
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • 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

Abstract

本发明提供一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法，将TiO2/海藻酸锌胶体在氩气气氛下，在400～600℃煅烧0.2～4h，得到TiO2/C多孔结构；将TiO2/C多孔结构与NH4Cl混合研磨均匀，然后在氩气气氛下，在300～500℃煅烧0.2～4h煅烧，获得氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构。本发明通过构建多孔结构增加了比表面积，有利于后续的Cl掺杂过程，最终实现了Cl在TiO2/C多孔结构中均匀、高比例的掺杂；本发明制备的Cl掺杂TiO2/C多孔结构原材料绿色无毒、价格低廉，在保证安全环保的前提下提高了电池性能，降低了生产成本，适合大规模生产。

Description

一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法
技术领域
本发明属于钠离子电池负极材料领域，具体涉及一种氯(Cl)掺杂二氧化钛/碳(TiO2/C)多孔结构及制备方法。
背景技术
二氧化钛(TiO2)材料因其廉价、无污染、结构稳定、生物相容性好等优势，在光催化、太阳能电池、燃料电池、光电转化及锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等领域有着广泛的应用。作为钠离子电池的负极材料时，TiO2的理论容量高达335mAh g-1，并且由于其化学性质极其稳定，充放电过程中的体积膨胀小，展现了良好的循环稳定性，是一类极具研究价值的电极材料。
然而TiO2由于钠离子嵌入困难、导电性差等问题，在钠离子电池中展现的实际容量并不高。制备多孔结构可以增加TiO2与电解液的接触面积，有利于提升电池性能。进一步利用元素掺杂可以改变TiO2的晶格排布和元素组分，获得更多的储钠位点，并改善TiO2的导电性，使改性后的材料展现出优异的储钠性能。然而，由于TiO2化学性质十分稳定，目前的方法难以实现重度掺杂(Adv.Mater.,2016,2259–2265；Adv.Mater.,2018,1704337)，对实际容量的提升有限。另外，TiO2的元素掺杂通常需要额外的处理或在极端的条件下进行(Adv.Mater.,2018,1801013；Angew.Chem.Int.Ed.,2019,4022–4026)，不适合大规模的生产应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法，以解决现有技术中操作难度大、安全隐患高、掺杂比例较低等问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)、将TiO2、柠檬酸、海藻酸钠溶于去离子水中，搅拌均匀后，逐滴滴入硝酸锌溶液中，经冷冻干燥后，获得TiO2/海藻酸锌胶体；
将TiO2/海藻酸锌胶体在氩气气氛下，在400～600℃煅烧0.2～4h，得到TiO2/C多孔结构；
步骤2)、将TiO2/C多孔结构与NH4Cl混合研磨均匀，然后在氩气气氛下，在300～500℃煅烧0.2～4h，获得氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，TiO2、柠檬酸、海藻酸钠的比为400～700mg：20～200mg：0.5～1.5g。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，TiO2与去离子水的比为400～700mg：50mL。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，TiO2与硝酸锌溶液的比为400～700mg：50mL，其中，硝酸锌溶液的浓度为1mol/L。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，以2℃/min以上的升温速度自室温升温至400～600℃。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，在400～600℃煅烧0.2～4h后采用硝酸浸泡，离心干燥，得到TiO2/C多孔结构。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，硝酸的浓度为0.1～2mol/L，浸泡时间为6～24h。
本发明进一步的改进在于，步骤2)中，TiO2/C多孔结构与NH4Cl按质量比1：(5～40)。
本发明进一步的改进在于，步骤2)中，以2℃/min以上的升温速度自室温升温至300～500℃。
一种根据上述的方法制备的氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明利用硝酸锌在煅烧过程中会发生硝酸锌分解，且分解产物易于移除，若是采用其他金属盐，不会发生分解，金属也难以移除，不利于TiO2/C多孔结构的形成。本发明中柠檬酸作为粘结剂，若不加入柠檬酸作为粘结剂，则无法实现TiO2与海藻酸锌胶体的稳定结合。将TiO2、柠檬酸、海藻酸钠溶于去离子水中，采用搅拌使得混合，若采用细胞破碎、超声的方法，会造成多孔结构的破坏。对于Cl的掺杂过程，本发明在较低的温度条件下、较短时间内实现了Cl在TiO2中的高比例掺杂，方法简便易行，利于大规模制备。本发明制备的Cl掺杂二氧化钛/碳多孔结构原材料绿色无毒、价格低廉，在保证安全环保的前提下提高了电池性能，降低了生产成本。本发明通过构建多孔碳结构，增加了钠离子电池负极材料的比表面积，有利于TiO2接触电解液。而且TiO2均匀分散于多孔结构碳结构中，有利于后续的掺杂过程，最终实现了Cl在二氧化钛/碳多孔结构中均匀、高比例的掺杂，得到了性能优异的钠离子电池负极材料。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性，劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中所获TiO2/C多孔结构的扫描电镜照片；
图2为本发明实施例2中所获TiO2/C多孔结构的扫描电镜照片；
图3为本发明实施例2中所获Cl掺杂TiO2/C多孔结构的扫描电镜照片；
图4为本发明实施例2中所获TiO2/C多孔结构与Cl掺杂TiO2/C多孔结构的XPS结果；
图5为本发明实施例3中所获TiO2/C多孔结构的扫描电镜照片；
图6为本发明实施例4中所获TiO2/C多孔结构的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明旨在提供一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法，以得到结构疏松、TiO2分散性好、Cl均匀掺杂的钠离子电池负极材料。同时在保证储钠性能的同时，尽量择优选取原材料价格低廉、制备过程绿色环保的实验条件，提高生产效率、降低生产成本，并克服了以往制备中操作难度大、安全隐患高、掺杂比例较低的缺点，利于规模化制备以及实际应用。
本发明包括以下步骤：
步骤1)、将400～700mg商用TiO2、20～200mg柠檬酸、0.5～1.5g海藻酸钠溶于50mL去离子水中，搅拌30min以上，混合均匀后，逐滴滴入50mL硝酸锌溶液(1mol/L)中，经冷冻干燥后，获得TiO2/海藻酸锌胶体。将胶体置于管式炉中，在氩气气氛下，以2℃/min以上的升温速度自室温升温至400～600℃煅烧0.2～4h后，使用0.1～2mol/L的硝酸浸泡6～24h，以移除杂质，离心水洗3～6次后在烘箱中干燥，得到TiO2/C多孔结构。其中，离心转速为6000～15000r/min，离心时间为5～15min。
步骤2)、将上述TiO2/C多孔结构与NH4Cl按质量比1：(5～40)，混合研磨不少于10min，使其混合均匀，随后将混合物置于管式炉中，在氩气气氛下，以2℃/min以上的升温速度自室温升温至300～500℃煅烧0.2～4h，获得目标产物。
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
步骤1)、将400mg商用TiO2、100mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入1g海藻酸钠，搅拌6h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至500℃并保温2h，之后用1mol/L HNO3浸泡12h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与2g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至400℃并保温1h，即可得到目标产物。
图1所示为实施例1所获得的TiO2/C多孔结构，由图1中可以看出，TiO2呈团簇状分布在多孔碳结构中。
实施例2
步骤1)、将500mg商用TiO2、100mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入1g海藻酸钠，搅拌6h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至500℃并保温2h，之后用1mol/L HNO3浸泡12h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与2g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至400℃并保温1h，即可得到目标产物。
图2所示为实施例2所获得的TiO2/C多孔结构，由图2中可以看出，TiO2呈团簇状分布在多孔碳结构中。图3所示为实施例2所获得的Cl掺杂TiO2/C多孔结构，由图中可以看出，形貌与掺杂前没有明显区别，TiO2呈团簇状分布在多孔碳结构中。图4为实施例2所获得的Cl掺杂TiO2/C多孔结构中Cl元素的XPS能谱，可以观测到位于198.3eV与200.1eV的峰，对应于Cl-Ti键中Cl-的2p3/2和2p1/2轨道，清楚地证实了Cl-Ti键的生成。此外，通过XRF确定了实施例2所获得的Cl掺杂TiO2/C多孔结构中各元素的原子比例，并依据XRF结果计算了Cl/Ti的原子比，可以求得Cl/Ti的原子比为13.9at％，表明实施例2所获得的Cl掺杂TiO2/C多孔结构中含有大量Cl元素，实现了高比例的Cl掺杂。
实施例3
步骤1)、将600mg商用TiO2、100mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入1g海藻酸钠，搅拌6h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至500℃并保温2h，之后用1mol/L HNO3浸泡12h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与2g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至400℃并保温1h，即可得到目标产物。
图5所示为实施例3所获得的TiO2/C多孔结构，由图中可以看出，TiO2呈团簇状分布在多孔碳结构中，由于TiO2含量较高，导致分散效果不佳。
实施例4
步骤1)、将700mg商用TiO2、100mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入1g海藻酸钠，搅拌6h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至500℃并保温2h，之后用1mol/L HNO3浸泡12h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与2g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至400℃并保温1h，即可得到目标产物。
图6所示为实施例4所获得的TiO2/C多孔结构，由图中可以看出，TiO2呈团簇状分布在多孔碳结构中，由于TiO2含量较高，导致分散效果不佳。
实施例5
步骤1)、将400mg商用TiO2、20mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入0.5g海藻酸钠，搅拌1h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至400℃并保温4h，之后用0.4mol/L HNO3浸泡24h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与20g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至300℃并保温4h，即可得到目标产物。
实施例6
步骤1)、将500mg商用TiO2、50mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入0.7g海藻酸钠，搅拌2h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至500℃并保温2h，之后用2mol/L HNO3浸泡6h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与2.5g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至500℃并保温0.2h，即可得到目标产物。
实施例7
步骤1)、将550mg商用TiO2、100mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入1g海藻酸钠，搅拌3h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至600℃并保温0.2h，之后用1mol/L HNO3浸泡12h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与6.6g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至400℃并保温2h，即可得到目标产物。
实施例8
步骤1)、将700mg商用TiO2、150mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入1.5g海藻酸钠，搅拌4h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至450℃并保温3h，之后用0.5mol/L HNO3浸泡20h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与4g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至350℃并保温3h，即可得到目标产物。
实施例9
步骤1)、将6500mg商用TiO2、200mg一水合柠檬酸加入50mL去离子水中，搅拌30min使其混合均匀，之后在不断搅拌下加入1.2g海藻酸钠，搅拌7h以获得均匀混合的悬浊液。
步骤2)、将上述悬浊液用滴管逐滴滴入50mL硝酸锌溶液中(1mol/L)，静置12h后，过滤除去多余溶液，得到胶体，经冷冻干燥后，可得到的TiO2/海藻酸锌复合物。
步骤3)、将上述TiO2/海藻酸锌复合物在氩气中自室温以2℃/min的升温速度升温至550℃并保温1h，之后用1.5mol/L HNO3浸泡10h，去除其中的氧化锌，之后用水离心清洗三次，并在60℃下烘干，得到TiO2/C多孔结构。
步骤4)、将100mg上述TiO2/C多孔结构与3.3g NH4Cl混合研磨10min，使其混合均匀，将混合后的样品在氩气中自室温以5℃/min的升温速度升温至450℃并保温1h，即可得到目标产物。
本发明通过构建多孔结构增加了比表面积，有利于后续的Cl掺杂过程，最终实现了Cl在TiO2/C多孔结构中均匀、高比例的掺杂；本发明制备的Cl掺杂TiO2/C多孔结构原材料绿色无毒、价格低廉，在保证安全环保的前提下提高了电池性能，降低了生产成本，适合大规模生产。

Claims (8)

1.一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、将TiO2、柠檬酸、海藻酸钠溶于去离子水中，搅拌均匀后，逐滴滴入硝酸锌溶液中，经冷冻干燥后，获得TiO2/海藻酸锌胶体；
将TiO2/海藻酸锌胶体在氩气气氛下，在400～600℃煅烧0.2～4h，得到TiO2/C多孔结构；
其中，TiO2、柠檬酸、海藻酸钠的比为400～700mg：20～200mg：0.5～1.5g；
步骤2)、将TiO2/C多孔结构与NH4Cl混合研磨均匀，然后在氩气气氛下，在300～500℃煅烧0.2～4h，获得氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构；
其中，TiO2/C多孔结构与NH4Cl按质量比1：(5～40)。
2.根据权利要求1所述的一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，TiO2与去离子水的比为400～700mg：50mL。
3.根据权利要求1所述的一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，TiO2与硝酸锌溶液的比为400～700mg：50mL，其中，硝酸锌溶液的浓度为1mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，以2℃/min以上的升温速度自室温升温至400～600℃。
5.根据权利要求1所述的一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，在400～600℃煅烧0.2～4h后采用硝酸浸泡，离心干燥，得到TiO2/C多孔结构。
6.根据权利要求1所述的一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，硝酸的浓度为0.1～2mol/L，浸泡时间为6～24h。
7.根据权利要求1所述的一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构的制备方法，其特征在于，步骤2)中，以2℃/min以上的升温速度自室温升温至300～500℃。
8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的方法制备的氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构。
CN202110437211.1A 2021-04-22 2021-04-22 一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法 Active CN113184901B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110437211.1A CN113184901B (zh) 2021-04-22 2021-04-22 一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110437211.1A CN113184901B (zh) 2021-04-22 2021-04-22 一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113184901A CN113184901A (zh) 2021-07-30
CN113184901B true CN113184901B (zh) 2023-06-27

Family

ID=76978319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110437211.1A Active CN113184901B (zh) 2021-04-22 2021-04-22 一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113184901B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114744362B (zh) * 2022-04-28 2023-09-22 江苏理工学院 改善金属锌负极稳定性的功能性隔膜及制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101665679A (zh) * 2009-09-04 2010-03-10 上海交通大学 复杂多孔结构碳基二氧化钛复合材料的制备方法
CN102091644A (zh) * 2010-12-27 2011-06-15 湖北工业大学 一种碳-氮-氯共掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备方法
CN106033813A (zh) * 2016-06-08 2016-10-19 陕西科技大学 一种以海藻酸钠作为碳源制备钠离子电池负极材料的方法
CN106654272A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 陕西科技大学 一种三维多孔纳米结构碳材料的制备方法
CN107134575A (zh) * 2017-03-30 2017-09-05 中南大学 一种钠离子电池负极材料的制备方法
CN107519902A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 张家港市金港镇宏业海绵复合厂 氯掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法
WO2019145181A1 (de) * 2018-01-23 2019-08-01 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Elektrodenmaterial umfassend kohlenstoff-beschichtete titandioxid-partikel

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170373305A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Sharp Kabushiki Kaisha Porous carbon-metal/alloy composite material, synthesis method, and electrode including same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101665679A (zh) * 2009-09-04 2010-03-10 上海交通大学 复杂多孔结构碳基二氧化钛复合材料的制备方法
CN102091644A (zh) * 2010-12-27 2011-06-15 湖北工业大学 一种碳-氮-氯共掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备方法
CN106033813A (zh) * 2016-06-08 2016-10-19 陕西科技大学 一种以海藻酸钠作为碳源制备钠离子电池负极材料的方法
CN107519902A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 张家港市金港镇宏业海绵复合厂 氯掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法
CN106654272A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 陕西科技大学 一种三维多孔纳米结构碳材料的制备方法
CN107134575A (zh) * 2017-03-30 2017-09-05 中南大学 一种钠离子电池负极材料的制备方法
WO2019145181A1 (de) * 2018-01-23 2019-08-01 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Elektrodenmaterial umfassend kohlenstoff-beschichtete titandioxid-partikel

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Alginate-Derived Porous Carbon Obtained by Nano-ZnO Hard Template-Induced ZnCl2-Activation Method for Enhanced Electrochemical Performance;Longfei Qin et al.;Journal of The Electrochemical Society;第167卷(第4期);第2页实验部分第2段 *
Fabrication of Porous Carbon/TiO2 Composites through Polymerization-Induced Phase Separation and Use As an Anode for Na-Ion Batteries;Jeongwoo Lee et al.;ACS Applied materials & interfaces;第6卷;第21011页摘要、第21012页实验部分 *
非金属元素掺杂纳米二氧化钛;刘方园 等;化学通报;第84卷(第2期);第114页第1.5.2节第3段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113184901A (zh) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101944591B (zh) 一种锂离子电池用钛酸锂负极材料及其制备方法
CN104900862B (zh) 对称钠离子二次电池的 p2 相层状电极材料及制备方法
CN106450195A (zh) 一种锂硫电池用正极材料及其制备方法和含有该正极材料的锂硫电池
CN104795555B (zh) 一种水溶液钠离子电池及其正极材料、制备方法和用途
CN105047871A (zh) 一种掺杂型锂离子电池负极材料及其制备方法
CN108878875B (zh) 氟磷酸钒钠的制备方法
CN106784704A (zh) 一种氮掺杂生物炭碳负极材料的制备方法
CN113948681B (zh) 一种生物质基硬碳化合物复合材料及其制备方法和用途
CN109775726B (zh) 一种普鲁士蓝类材料的制备方法
CN106299344B (zh) 一种钠离子电池钛酸镍负极材料及其制备方法
CN110808372B (zh) 一种改性富锂锰基正极材料及其制备方法与应用
CN112357960A (zh) 一种稀土元素钕掺杂的铌酸钛材料的制备方法及其应用
CN106058184A (zh) 一种制备二氧化锡/多孔碳球复合材料的方法
CN107394178A (zh) 一种钠离子电池负极用碳酸钴/石墨烯复合材料及其制备方法与应用
CN114566632B (zh) 一种钠离子电池用的正极材料及其制备方法
CN114530590A (zh) 含铋锡锑的高熵氧化物负极储能材料及其制备方法与应用
CN104167541B (zh) 用于钠离子电池的正极材料制备工艺
CN107134575B (zh) 一种钠离子电池负极材料的制备方法
CN113184901B (zh) 一种氯掺杂二氧化钛/碳多孔结构及制备方法
CN103972506A (zh) 一种纳米片状锂离子电池负极材料磷酸氧钒的制备方法
CN110911652B (zh) 一种纳米球形α-MnO2/Bi2O3材料及其制备方法和应用
CN114933293A (zh) 氟磷酸钒钠的制备和在钠离子电池中的应用
CN109817899B (zh) 一种杂元素掺杂碳纳米管封装金属硫化物复合负极材料的制备方法与应用
CN103000875A (zh) 一种基于缓冲溶液体系制备富锂材料表面修饰层的方法
CN112885614B (zh) 一种镍基金属有机框架衍生氮磷氧共掺杂镍/碳的复合材料及其制备方法和应用

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