Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法专利检索- 无机化学专利检索查询-专利查询网

Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法
申请号	CN201710652953.X	申请日	2017-08-02	公开(公告)号	CN107381660A	公开(公告)日	2017-11-24
申请人	上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司;			发明人	何丹农; 王艳丽; 周移; 王岩岩; 吴晓燕; 段磊; 金彩虹;
摘要	本发明公开了一种Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法，CTAB溶解于乙醇溶液中，将锑盐、锰盐和钴盐加入上述溶液中得到溶液A；氟化铵、尿素加入至溶液A中得到溶液B；溶液B置于聚四氟乙烯反应釜中，反应结束后，将沉淀物洗涤干燥煅烧，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。本发明将水热法和双离子原位掺杂法相结合，将锑和锰掺杂在四氧化三钴纳米氧化物中，该方法具有制备工艺简单，形貌易于调控等优势，所得到的复合材料具有比表面积大、产物稳定性高等特点，在众多领域如催化、储能、传感等领域有极大的应用价值。
权利要求	1.一种Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法，其特征在于，包括以下步骤： 1）表面活性剂CTAB溶解于乙醇溶液中，将锑盐、锰盐和钴盐加入上述溶液中得到溶液A； 2）氟化铵、尿素加入至溶液A中得到溶液B，其中，所用的表面活性剂CTAB、锑盐、锰盐、氟化铵、尿素和钴盐的摩尔比为，锑盐：锰盐：氟化铵：尿素：钴盐的摩尔比=0.002 0.008: ~ 0.001 0.005:0.1 3:15 36； ~ ~ ~ 3）溶液B置于聚四氟乙烯反应釜中，反应结束后，将沉淀物洗涤干燥煅烧，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 2.根据权利要求1所述的Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法，其特征在于，具体步骤如下：（1）称取0.3 g表面活性剂CTAB溶解于100 ml乙醇溶液中，搅拌30 min，使其完全溶解；（2）将锑盐、锰盐和钴盐按照一定比例加入上述溶液中，并将该溶液磁力搅拌30 60 ~ min，得到均匀澄清溶液A；（3）称取一定量的氟化铵、尿素加入至溶液A中，搅拌，得到溶液B；（4）将上述得到的溶液B，置于聚四氟乙烯反应釜中，在100 ℃ 160 ℃温度下进行反~ 应，反应时间控制在3 10小时； ~ （5）反应结束后，将沉淀物依次用乙醇、蒸馏水洗涤，在90 ℃温度下干燥8小时，然后进一步将得到的固体粉末置于450 ℃的温度下煅烧2小时，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 3.根据权利要求1或2所述的Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法，其特征在于，所述的锑盐为氯化锑或硝酸锑中的一种。 4.根据权利要求1或2所述的Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法，其特征在于，所述的钴盐为六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O或醋酸钴Co(CH3COO)2·4H2O。 5.根据权利要求1-4任一所述制法得到的一种Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球产品。 6.根据权利要求5所述一种Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球作为锂离子电池负极材料的应用。
说明书全文	Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法技术领域 [0001] 本发明属于纳米复合材料技术领域，尤其是一种Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法，具体为在纳米四氧化三钴（Co3O4）中原位双掺杂Sb，Mn两种金属元素的制备方法，及其产品和应用。背景技术 [0002] 纳米材料具备的小体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，以及介电限域效应等，并且具有许多特性和基本特征，这也使得纳米材料在光学、热学、催化、光电化学以及化学性质等方面表现出不同于一般的块体材料特性。 [0003] 能源问题，是人们一直都比较关注的一个话题。而且储能也被外界认为是新能源发展最后一公里的待解难题，同时，能源技术的开发利用，也被认为是新能源产业的最后一块蛋糕。将纳米技术应用于新能源领域，是研究者们研究的重点方向之一。锂离子电池工作原理即充放电原理为：在充电时，正极有锂离子生成，经过电解液到达负极。到达负极后，锂离子嵌入负极材料，嵌入的越多，充电容量越高。放电过程就是锂离子从负极到达正极的过程。而纳米材料具有尺寸小，比表面积大等一些独有的特点，那么它应用于电极材料时，比表面积增大，可以缩短锂离子传输路径，而且可使体积变化减小等优势。 [0004] 过渡金属氧化物是一类由过渡金属原子与氧原子结合的化合物，它们通常具有普通纳米材料通有的特性（量子尺寸效应等），由于其优越的催化活性和半导体性质而被普遍使用。而设计和制备多组分纳米电极材料，有利于降低活性材料的表面能和减少电解质中不可逆副反应的发生以及活性组分之间的团聚现象。发明内容 [0005] 为克服现有技术的不足，本发明目的在于：提供了一种Sb,Mn-双掺杂四氧化三钴纳米花状微球制法。 [0006] 本发明的再一目的在于：提供上述制法获得的产品。 [0007] 本发明的又一目的在于：提供上述制法获得产品的应用。 [0008] 本发明目的通过下述方案实现：一种Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米花状微球的制法，包括下述步骤： 1）表面活性剂CTAB溶解于乙醇溶液中，将锑盐、锰盐和钴盐加入上述溶液中得到溶液A； 2）氟化铵、尿素加入至溶液A中得到溶液B，其中，所用的表面活性剂CTAB、锑盐、锰盐、氟化铵、尿素和钴盐的摩尔比为，锑盐：锰盐：氟化铵：尿素：钴盐的摩尔比=0.002 0.008: ~ 0.001 0.005:0.1 3:15 36； ~ ~ ~ 3）溶液B置于聚四氟乙烯反应釜中，反应结束后，将沉淀物洗涤干燥煅烧，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 [0009] 本发明将水热法和双离子原位掺杂法相结合，将锑和锰掺杂在四氧化三钴纳米氧化物中，该方法具有制备工艺简单，形貌易于调控等优势，所得到的复合材料具有比表面积大、产物稳定性高等特点。 [0010] 本发明具体的，按下述步骤：（1）称取0.3 g表面活性剂CTAB溶解于100 ml乙醇溶液中，搅拌30 min，使其完全溶解；（2）将锑盐、锰盐和钴盐按照一定比例加入上述溶液中，并将该溶液磁力搅拌30 60 ~ min，得到均匀澄清溶液A；（3）称取一定量的氟化铵、尿素加入至溶液A中，搅拌，得到溶液B；（4）将上述得到的溶液B，置于聚四氟乙烯反应釜中，在100 ℃ 160 ℃温度下进行反~ 应，反应时间控制在3 10小时； ~ （5）反应结束后，将沉淀物依次用乙醇、蒸馏水洗涤，在90 ℃温度下干燥8小时，然后进一步将得到的固体粉末置于450 ℃的温度下煅烧2小时，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 [0011] 在上述方案基础上，所述的锑盐为氯化锑或硝酸锑中的一种。 [0012] 在上述方案基础上，所述的钴盐为六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O或醋酸钴Co(CH3COO)2·4H2O。 [0013] 本发明提供一种根据上述制法得到的一种Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米花状微球产品。为Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。本发明提出一种简单、经济的双离子原位掺杂法，利用溶剂热手段，一步实现了两种元素的有效掺杂，结构为多级结构，由颗粒组成的片状结构进一步自聚集成花状微球。 [0014] 本发明还提供根据上述制法得到的产品作为锂离子电池负极材料的应用。 [0015] 本发明将水热法和双离子原位掺杂法相结合，将锑和锰掺杂在四氧化三钴纳米氧化物中，提出一种简单、经济的双离子原位掺杂法，利用溶剂热手段，一步实现了两种元素的有效掺杂，结构为多级结构，由颗粒组成的片状结构进一步自聚集成花状微球，得到Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。本发明工艺简单，形貌易于调控等优势，所得到的复合材料具有比表面积大、产物稳定性高等特点，在众多领域如催化、储能、传感等领域有极大的应用价值。并且该方法合成的Sb,Mn-双掺杂Co3O4复合物，由纳米片自聚集纳米花状微球，形成三维结构，可以增大材料的比表面积。用作锂离子电池负极材料时的电化学性能提高，被认为是一种具有良好前景的材料。附图说明 [0016] 图1为本发明实施例1合成的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米花状微球的扫描电镜图；图2为本发明实施例2合成的Sb,Mn双掺杂Co3O4纳米花状微球的扫描电镜图；图3为本发明实施例2合成的Sb,Mn双掺杂Co3O4纳米花状微球的电化学性能图。具体实施方式 [0017]本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。 [0018] 一种Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米花状微球的制法，其特征在于，包括以下步骤：1）表面活性剂CTAB溶解于乙醇溶液中，将锑盐、锰盐和钴盐加入上述溶液中得到溶液A； 2）氟化铵、尿素加入至溶液A中得到溶液B，其中，所用的表面活性剂CTAB、锑盐、锰盐、氟化铵、尿素和钴盐的摩尔比为，锑盐：锰盐：氟化铵：尿素：钴盐的摩尔比=0.002 0.008: ~ 0.001 0.005:0.1 3:15 36； ~ ~ ~ 3）溶液B置于聚四氟乙烯反应釜中，反应结束后，将沉淀物洗涤干燥煅烧，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 [0019] 实施例1（1）称取0.3 g表面活性剂CTAB溶解于100 ml乙醇溶液中，搅拌30 min，使其完全溶解；（2）称取2.9105 g六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O、0.1825 g氯化锑和0.0016 g高锰酸钾到加入上述溶液中，并将该溶液磁力搅拌50 min，得到均匀澄清溶液A；（3）称取1.11 g氟化铵和9.00 g尿素加入至溶液A中，搅拌，得到溶液B；（4）将上述得到的溶液B，置于聚四氟乙烯反应釜中，在160 ℃温度下进行反应，反应时间控制在3小时；（5）反应结束后，将沉淀物依次用乙醇、蒸馏水洗涤，在90 ℃温度下干燥8小时，然后进一步将得到的固体粉末置于450 ℃的温度下煅烧2小时，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 [0020] 图1为该材料的扫描电镜照片。 [0021] 实施例2（1）称取0.3 g表面活性剂CTAB溶解于100 ml乙醇溶液中，搅拌30 min，使其完全溶解；（2）称2.4908 g醋酸钴Co(CH3COO)2·4H2O、0.0062 g硝酸锑和0.0016 g高锰酸钾到加入上述溶液中，并将该溶液磁力搅拌60 min，得到均匀澄清溶液A；（3）称取0.037 g氟化铵和21.6216 g尿素加入至溶液A中，搅拌，得到溶液B；（4）将上述得到的溶液B，置于聚四氟乙烯反应釜中，在100 ℃温度下进行反应，反应时间控制在10小时；（5）反应结束后，将沉淀物依次用乙醇、蒸馏水洗涤，在90 ℃温度下干燥8小时，然后进一步将得到的固体粉末置于450 ℃的温度下煅烧2小时，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 [0022] 图2为该材料的扫描电镜照片。 [0023] 实施例3（1）称取0.3 g表面活性剂CTAB溶解于100 ml乙醇溶液中，搅拌30 min，使其完全溶解；（2）称2.4908 g醋酸钴Co(CH3COO)2·4H2O、0.1539 g硝酸锑和0.0016 g高锰酸钾到加入上述溶液中，并将该溶液磁力搅拌30 min，得到均匀澄清溶液A；（3）称取0.37 g氟化铵和9.6096 g尿素加入至溶液A中，搅拌，得到溶液B；（4）将上述得到的溶液B，置于聚四氟乙烯反应釜中，在150 ℃温度下进行反应，反应时间控制在6小时；（5）反应结束后，将沉淀物依次用乙醇、蒸馏水洗涤，在90 ℃温度下干燥8小时，然后进一步将得到的固体粉末置于450 ℃的温度下煅烧2小时，最终得到晶化的Sb,Mn-双掺杂Co3O4纳米片自聚集纳米花状微球。 [0024] 图2为该材料的扫描电镜照片。

意见反馈