一種十字架結構的氧化亞錫材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氧化亞錫材料的制備，具體涉及一種十字架結構的氧化亞錫粉體的制備方法。
【背景技術】
[0002]金屬氧化物半導體納米材料在很多領域具有廣闊的應用潛能，如在催化、傳感器、能量存儲轉換等方面都具有巨大的應用潛力，因此受到了很大的關注。以鋰離子二次電池為代表的可充電電池技術是目前清潔能源研究領域的一大熱點。鋰離子電池具有工作電壓和能量密度高、循環性好、無記憶效應、自放電率低等優點，被廣泛用于便攜裝置所用儲能電池，并且逐步向電動汽車領域延伸。但是鋰元素在地殼中存儲有限，且價格昂貴，不利于其大規模生產使用。而鈉由于豐富的存儲、低成本、環境友好等優點使鈉離子電池被認為是最有希望替代鋰離子電池的二次電池。
[0003]氧化亞錫作為鈉離子電池負極材料，被報道具有較好的電化學性能(Electrochemical properties of tin oxide anodes for sodium-1on batteries.Journal of Power Sources.2015 ;284:287-295)，因為氧化亞錫具有較好的導電性，這有利于電子的快速傳輸。然而，氧化亞錫作為鈉離子電池負極材料的相關研究甚少，并且氧化亞錫為亞穩材料，不能從自然界直接獲得，因此，利用納米合成技術制備具有不同形貌和尺寸的納米氧化亞錫作為鈉離子電池負極材料，具有非常重要的意義。
[0004]目前，氧化亞錫的制備方法主要包括噴霧燃燒法、水熱合成法等。李春忠等人以辛酸亞錫為原料，采用噴霧燃燒法制備了納米片狀的氧化亞錫，作為鋰離子電池負極材料表現出了優異的循環穩定性，20次循環容量保持在400mAh g \容量損失率為47% (李春忠、胡彥杰、孔令艷等，一種氧化亞錫納米片的制備方法，中國專利申請號:201210153297.6)。與噴霧燃燒法相比，水熱合成法具有設備簡單、條件溫和可控等優點。孫廣等人以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，采用水熱法制備出了具有蜂巢狀結構的氧化亞錫，預計作為鋰/鈉離子電池負極材料具有較好的電化學性能(孫廣、李彥偉、曹建亮等，一種蜂巢狀氧化亞錫納米材料的制備方法，中國專利申請號:201210157920.5)。可見，水熱合成是一種獲得氧化亞錫納米材料的有效方法。然而，由于氧化亞錫是亞穩態化合物，在水熱反應過程中氧化亞錫容易被氧化成氧化錫，因此采用水熱法所制備的產物純度不夠高，合成中往往需要加入還原劑以提高產物的純度，這使得整個合成過程變得比較復雜，且增加成本。因此，通過一種簡單、成本低的方法實現氧化亞錫的可控合成非常重要。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種十字架結構的氧化亞錫材料的制備方法。
[0006]為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案:
[0007]1)將0.564?2.256g SnCl2.2H20加入30?60mL去離子水中并攪拌溶解得溶液A，用堿溶液調節溶液A的pH至9?11，然后攪拌5?lOmin得到混合液；
[0008]2)將混合液轉移至聚四氟乙烯水熱釜中，并在所述水熱釜中充滿氮氣，然后將所述水熱釜置于均相反應器中，然后在180?220°C下反應2?12h，反應結束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將反應得到的沉淀(灰黑色粉體)分離，將分離得到的沉淀真空冷凍干燥得到氧化亞錫材料。
[0009]所述堿溶液為濃度12mol.L 1的NH 3.H20o
[0010]所述混合液中Sn2+的濃度為0.04?0.3mol.L \
[0011 ] 所述水熱釜的填充度控制在30?80 %。
[0012]所述真空冷凍干燥的條件為:-50°C、20Pa以及8?12h。
[0013]所述氧化亞錫材料為粒徑2?6 μ m的十字架結構氧化亞錫粉體，十字架結構由氧化亞錫顆粒組裝而成。
[0014]本發明的有益效果體現在:
[0015]本發明以水作為溶劑，以SnCl2.2H20作為錫源，采用一步水熱法制備了粒徑為2?6 μ m的氧化亞錫粉體，通過pH調控氧化亞錫為十字架結構，且十字架結構由細小的氧化亞錫顆粒組裝而成，純度高。另外，本發明制備方法簡單，反應溫度低、重復性高、周期短、能耗低，適合大規模生產，在實際應用方面具有顯著的科學意義。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例2所制備的十字架結構的氧化亞錫粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜；
[0017]圖2為實施例2所制備的十字架結構的氧化亞錫粉體的掃描電鏡(SEM)照片(低倍圖)；
[0018]圖3為實施例2所制備的十字架結構的氧化亞錫粉體的掃描電鏡(SEM)照片(高倍圖)。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。
[0020]實施例1
[0021]1)將 0.564g SnCl2.2Η20 溶于 30mL 去離子水中后再加入 12mol.L 1濃 ΝΗ3.Η20，調節溶液的pH為9，然后于室溫下攪拌5min得到均勾的混合液，混合液中Sn2+的濃度為0.06mol.L S
[0022]2)將上述得到的混合液轉移至聚四氟乙烯水熱釜中，并在水熱釜中充滿氮氣后置于均相反應器(煙臺科立化工設備有限公司，KLJX-8A)中，在180°C溫度下反應2h，反應結束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將灰黑色粉體分離，將分離得到的粉體真空冷凍干燥(_50°C、20Pa以及10h)得到氧化亞錫粉體；
[0023]3)用日本理學D/max2000PCX-射線衍射儀分析樣品(氧化亞錫粉體)，發現樣品與JCPDS編號為78-1913的SnO結構一致，將該樣品用美國FEI公司S-4800型的場發射掃描電子顯微鏡(FESEM)進行觀察，可以看出所制備的氧化亞錫粉體為細小顆粒組裝的十字架結構，十字架結構粒徑為2?6 μ m。
[0024]實施例2
[0025]1)將 1.128g SnCl2.2H20 溶于 50mL 去離子水中后再加入 12mol.L 1濃 NH 3.H20，調節溶液的pH為10，然后于室溫下攪拌lOmin得到均勻的混合液，混合液中Sn2+的濃度為0.08mol.L S
[0026]2)將上述得到的混合液轉移至聚四氟乙烯水熱釜中，并在水熱釜中充滿氮氣后置于均相反應器(煙臺科立化工設備有限公司，KLJX-8A)中，在180°C溫度下反應5h，反應結束后自然冷卻至室溫，然后通過離心將灰黑色粉體分離，將分離得到的粉體真空