一种基于氧化锡‑钼酸镍制备纳米棒状电极材料的方法 |
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| 申请号 | CN201710175595.8 | 申请日 | 2017-03-22 | 公开(公告)号 | CN106927513A | 公开(公告)日 | 2017-07-07 |
| 申请人 | 宁波工程学院; | 发明人 | 汪美玉; 李秋平; 陈媛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 电极 材料制备技术领域，具体涉及一种基于 氧 化 锡 ‑钼酸镍制备 纳米棒 状电极材料的方法。本发明采用 水 热法及高温 煅烧 的合成方法，在较低 温度 下通过水热法，直接得到钼酸镍纳米片，烘干后再次通过水热法将二氧化锡纳米棒生长在其表面，并进一步煅烧得到钼酸镍‑二氧化锡分级结构 复合材料 。该材料具有独特的玉米棒状多级组装结构，且有较高的 比表面积 和良好的电导率，有望用于制备 锂离子 电池 或 太阳能 电池的电极材料。本发明方法实验条件温和可控，实用性强，且重现性好，绿色环保，并且原料易得、成本低。该材料在电化学 能量 存储与转换领域以及电化学传感、检测等领域具有极大的应用潜 力 。该制备方法简单易行、通用，有望实现工业化的应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于氧化锡-钼酸镍制备纳米棒状电极材料的方法，其特征在于步骤如下： |
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| 说明书全文 | 一种基于氧化锡-钼酸镍制备纳米棒状电极材料的方法技术领域[0001] 本发明属于电化学电极材料制备技术领域，具体涉及一种基于氧化锡-钼酸镍制备纳米棒状电极材料的方法。 背景技术[0002] 无机纳米材料的结构和形貌的调控一直是科学家们关注的重点。近年来，过渡金属氧化物材料，尤其是锰酸盐、钼酸盐等的金属氧化物，其研究报道众多，尤其在光电催化、生物传感、微电子器件、超级电容器、锂离子电池等领域表现出巨大的应用前景。钼酸镍材料在传感器、氧还原、电催化以及锂离子电池等领域的应用广泛，各种形貌的钼酸镍纳米材料已经被合成出来。然而，为满足日益增长的能源材料需求，其比表面积、电解液浸润性仍需要大幅度提高。且电极材料的性能取决于材料的结构单元的排列、材料的比表面积及电极材料与电解液的浸润性，电极材料的导电性，电化学活性位点的数量等因素。因此，通过增加其比表面积，尝试制备复杂的分级结构的复合材料从而有效的提高材料的电化学性能是当前需要迫切解决的热点问题。 [0003] 研究表明，分级结构的复合材料能大幅改善其电化学性能。其优点总结如下：1，分级结构的复合材料具有大的比表面积，可以提高电解液与活性物质的有效接触面积；2，分级结构的复合材料可以改善电解液的扩散路径；3，分级结构的复合材料有利于电解液的充分浸润。综上所述，分级结构的复合材料的电化学性能有望得到充分发挥。 发明内容[0004] 本发明的目的旨在提供一种玉米棒状的基于钼酸镍-二氧化锡的纳米复合材料的制备方法。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是将一定量的硝酸镍、钼酸钠的粉体加入蒸馏水，混合均匀，在低温下进行水热反应得到固体前驱体，经洗涤、干燥最后在管式炉中煅烧制得钼酸镍。然后进一步，加入四氯化锡、氢氧化钠的溶液中，水热反应后洗涤干燥得到钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料。 [0006] 具体技术方案如下：一种基于钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料的制备方法，步骤如下： 步骤1、钼酸镍纳米片前驱体溶液的制备： 将硝酸镍和钼酸钠溶解于蒸馏水中混合，恒温磁力搅拌，并转移到一个聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜里，然后待用，得到钼酸镍纳米片前驱体溶液。 [0007] 步骤2、钼酸镍纳米片前驱体电极材料的制备：将泡沫镍片剪切成1厘米×5厘米的小块，然后将其依次分别置于丙酮溶液、稀盐酸溶液、水溶液中，并超声处理；处理完毕后置于真空烘干，待用； 然后将上述泡沫镍片浸渍在步骤2的溶液中。并密封在不锈钢高压反应釜中，保持在 180oC反应12 h，然后冷却到室温。反应结束后，用去离子水清洗，并用丙酮浸泡几分钟，以除去残余的颗粒碎片，然后在60℃烘箱中干燥12 h。 [0009] 步骤4、钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料的制备：将四氯化锡和氢氧化钠溶解在去离子水中。强烈搅拌约5 min后，得到半透明的溶液。 将步骤3中上述生长在镍片上的钼酸镍纳米片都转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应o 釜中，在烘箱中加热并自然冷却至室温并取出，用无水乙醇彻底冲洗，然后在80C下干燥一夜，得到钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料。 [0010] 步骤1中，所述硝酸镍和钼酸钠的浓度为5 50 mmol/L。~ [0011] 步骤1中，所述的可溶性镍盐为氯化镍、硝酸镍、醋酸镍中的任意一种，可溶性钼盐为钼酸钠、钼酸胺中的任意一种。 [0013] 步骤3中，所述的煅烧温度为200 oC 600oC保温2 5 h；煅烧升温速度为1 5℃/min。~ ~ ~ [0014] 步骤4中，所述的四氯化锡的浓度为1 10 mmol/L和氢氧化钠的浓度为20 200 ~ ~mmol/L。 [0015] 步骤4中，所述的烘箱加热温度为150oC 250oC，保温3 24小时。~ ~ [0016] 有益效果：本发明方法实验条件温和可控，实用性强，且重现性好，绿色环保，并且原料易得、成本低。该材料有望应用于锂离子电池、超级电容器领域以及电化学传感、检测等领域。该制备方法简单易行、通用，有望实现工业化的应用。 附图说明 [0017] 图1为本发明实施例1所得钼酸镍-二氧化锡的扫描电镜图(SEM)。 具体实施方式[0018] 下面通过实例进一步阐述本发明，但本发明的保护范围并不受限于这些实例。本发明实例中的原料购自上海国药集团，均为分析纯。 [0019] 实施例1将2.5mmol的硝酸镍和2.5mmol的钼酸钠于45毫升蒸馏水中，放入超声仪中超声5分钟，用磁力搅拌器搅拌30分钟使其混合均匀。恒温磁力搅拌，并将上述溶液倒入50 ml聚四氟乙烯衬底的反应釜中，取出一片事先称好质量的泡沫镍加入到上述反应釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的温度为130℃，反应16小时，冷却至室温，多次洗涤、真空干燥，即得钼酸镍前驱体；将上述生长在泡沫镍表面的钼酸镍前驱体放入管式炉中在450℃空气中进行煅烧，煅烧速度为2度每分钟，保温3小时。得到钼酸镍纳米片。将2 mmol四氯化锡和15 mmol氢氧化钠溶解在60毫升去离子水中。强烈搅拌约5分钟后，得到半透明的溶液。将其转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，同时将上述生长在镍片上的钼酸镍纳米片一起进入到反应釜中，在190℃烘箱中保温7小时并自然冷却至室温。将里面的泡沫镍取出，用无水乙醇彻底冲洗，然后在80oC下干燥一夜，得到钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料。从图1可以看出制备的钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料包含钼酸镍纳米片和细长的二氧化锡纳米棒两部分，且二者组装成独特的玉米棒状结构。 [0020] 实施例2将6 mmol的硝酸镍和6 mmol的钼酸钠于45毫升蒸馏水中，放入超声仪中超声5分钟，用磁力搅拌器搅拌30分钟使其混合均匀。恒温磁力搅拌，并将上述溶液倒入50 ml聚四氟乙烯衬底的反应釜中，取出一片事先称好质量的泡沫镍加入到上述反应釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的温度为150℃，反应13小时，冷却至室温，多次洗涤、真空干燥，即得钼酸锰前驱体；将上述生长在泡沫镍表面的钼酸锰前驱体放入管式炉中在350℃空气中进行煅烧，煅烧速度为1度每分钟，保温4小时。得到钼酸镍纳米片。将2.5 mmol四氯化锡和30 mmol氢氧化钠溶解在60毫升去离子水中。强烈搅拌约5分钟后，得到半透明的溶液。将其转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，同时将上述生长在镍片上的钼酸镍纳米片一起进入到反应釜中，在230℃烘箱中保温5小时并自然冷却至室温。将里面的泡沫镍取出，用无水乙醇彻底冲洗，然后在80oC下干燥一夜，得到钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料。 [0021] 实施例3将9 mmol的硝酸镍和9 mmol的钼酸钠于80毫升蒸馏水中，放入超声仪中超声5分钟，用磁力搅拌器搅拌30分钟使其混合均匀。恒温磁力搅拌，并将上述溶液倒入100 ml聚四氟乙烯衬底的反应釜中，取出一片事先称好质量的泡沫镍加入到上述反应釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的温度为210℃，反应5小时，冷却至室温，多次洗涤、真空干燥，即得钼酸镍前驱体；将上述生长在泡沫镍表面的钼酸镍前驱体放入管式炉中在300℃空气中进行煅烧，煅烧速度为1度每分钟，保温5小时。得到钼酸镍纳米片。将3.5 mmol四氯化锡和35 mmol氢氧化钠溶解在60毫升去离子水中。强烈搅拌约5分钟后，得到半透明的溶液。将其转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，同时将上述生长在镍片上的钼酸镍纳米片一起进入到反应釜中，在250℃烘箱中保温4小时并自然冷却至室温。将里面的泡沫镍取出，用无水乙醇彻底冲洗，然后在80oC下干燥一夜，得到钼酸镍-二氧化锡分级结构复合材料。 |
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