合物負極材料的制備方法,具體是按以下步驟完成的:
[0029]—、制備納米炭球:將葡萄糖粉末放入去離子水中,并磁力攪拌lOmin,得到葡萄糖水溶液;將葡萄糖溶液倒入微波反應器中的聚四氟乙烯的反應釜中密封,在溫度為120?200°C和壓強為1bar?30bar下反應0.5h?3h,離心分離得到固相產物,對固體產物進行離心水洗,直至洗滌后濾液澄清為止,得到洗滌后固相產物,將洗滌后的固相產物在溫度為800C下真空干燥Sh,再進行研磨,得到納米炭球粉末;
[0030 ]步驟一中所述的葡萄糖粉末的質量與去離子水的體積比為(2?8) g: 30mL;
[0031]二、兩步法制備SnO2OC:①、將錫鹽溶于去離子水中,得到濃度為0.0lmol/L?
0.06mol/L的錫鹽溶液;②、將納米炭球放入去離子水中,在超聲功率為360W的條件下超聲分散30min,得到濃度為5g/L的納米炭球分散液;③、在功率為360W超聲輔助下以lmL/min?10mL/min的流速將濃度為0.0lmol/L?0.06mol/L的錫鹽溶液加入濃度為5g/L的納米炭球分散液中,繼續在超聲功率為360W的條件下超聲分散混勻,然后在溫度為180°C下水熱反應8h,離心分離得到固體產物,對固體產物進行離心水洗至上層液澄清,得到洗滌后固體產物,將洗滌后的固體產物在溫度為80°C干燥至恒重,得到SnO2OC粉末,然后在溫度為500°C氮氣保護下熱處理120min,得到Sn02@C復合材料;步驟二③中所述的濃度為0.0lmol/L?
0.06mol/L的錫鹽溶液與濃度為5g/L的納米炭球分散液的體積比為(6?14): 20;
[0032]三、微波水熱反應:在攪拌條件下將SnO2OC復合材料加入到濃度為lmg/mL的氧化石墨烯水溶液中,并在超聲功率為800W的條件下超聲分散30min,得到混合溶液,將混合溶液轉移至微波反應器的高壓反應罐中,在微波水熱反應功率為700W?1200W、微波水熱反應溫度為160?260°C和微波水熱反應壓強為1bar?30bar下反應30min?90min,得到黑色產物,采用自然沉降水洗黑色產物,至自然沉降得到的上清液澄清為止,得到洗滌后黑色產物,將洗滌后黑色產物在溫度為80°C干燥至恒重,研磨后得到SnO2OC/石墨烯復合材料固體粉末,即為雙重修飾的Sn02@C/石墨稀納米復合物負極材料;步驟三中所述的Sn02@C復合材料與濃度為lmg/mL的氧化石墨稀水溶液中氧化石墨稀的質量比為(I?20):1。
[0033]本實施方式采用雙重修飾策略將納米炭球、Sn02以及石墨稀進行復合,制備Sn02@C/石墨稀三元復合電極材料,即雙重修飾的Sn02@C/石墨稀納米復合物負極材料,用作鋰離子電池負極時,在大電流密度下表現出較高的儲鋰容量、優異的循環性能和倍率性能,為電動汽車提供一種充放電比容量大及循環穩定性高的動力電源。
[0034]本實施方式采用微波水熱法把傳統的水熱合成法和微波場相結合,制備納米炭球時反應速度快、壓力和溫度完全可控,與傳統水熱法相比,微波水熱法能夠在更短的時間內制備得到納米尺度小、分散性及均一性較好的完整結構的納米炭球;
[0035]本實施方式采用微波水熱法制備的納米炭球為多聚糖結構,表面含有大量的含氧官能團,有利于錫鹽在納米炭球表面成核,能夠實現納米尺度小、均一性及分散性好的SnO2的制備,對包覆層的均一性控制十分有利;
[0036]本實施方式采用微波水熱法制備SnO2OC/石墨烯復合材料過程中,在微波反應器的密閉高壓反應罐中,當微波輻射反應溶液時,氧化石墨烯和SnO2OC隨著微波電場頻率的改變迅速改變它們的正負取向,來回旋轉和碰撞摩擦,系統總能量增加,并且在電場力的作用下相互碰撞摩擦,使溶劑溫度遠高于其沸點溫度,使氧化石墨烯發生脫氧反應反應生成石墨烯,且利于SnO2OC在石墨烯片層間的高度分散;
[0037]本實施方式制備的雙重修飾的SnO2OC/石墨烯納米復合物負極材料由于石墨烯和納米炭球對Sn02納米粒子起到雙重修飾作用,Sn02@C/石墨稀電極材料具有更加優異的電化學儲鋰性能。一方面納米炭球對SnO2納米粒子起到穩固作用,同時緩沖其體積膨脹;另一方面石墨稀能夠阻止Sn02@C的團聚,在提高電導率的同時對Sn02納米粒子的體積變化起到二次緩沖作用,提尚Sn02@C/石墨稀的反應活性。
[0038]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是:步驟一中所述的葡萄糖粉末的質量與去離子水的體積比為4g:30mL。其他與【具體實施方式】一相同。
[0039]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同點是:步驟一中在溫度為180°C和壓強為1bar?30bar下反應0.5h?3h,離心分離得到固相產物。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0040]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同點是:步驟一中在溫度為180 °C和壓強為25bar下反應0.5h?3h,離心分離得到固相產物。其他與【具體實施方式】一至三相同。
[0041 ]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同點是:步驟一中在溫度為180°C和壓強為25bar下反應1.5h,離心分離得到固相產物。其他與【具體實施方式】一至四相同。
[0042]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同點是:步驟二①中所述的錫鹽為SnCl2、Sn(N03)2、SnS04或SnCl4。其他與【具體實施方式】一至五相同。
[0043]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同點是:步驟二①中將錫鹽溶于去離子水中,得到濃度為0.04mol/L的錫鹽溶液。其他與【具體實施方式】一至六相同。
[0044]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同點是:步驟二③中所述的濃度為0.04mol/L的錫鹽溶液與濃度為5g/L的納米炭球分散液的體積比為8: 20。其他與【具體實施方式】一至七相同。
[0045]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同點是:步驟三中在微波水熱反應溫度為200°C和微波水熱反應壓強為10bar?30bar下反應30min?90min,得到黑色產物。其他與【具體實施方式】一至八相同。
[0046]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同點是:步驟三中在微波水熱反應溫度為200°C和微波水熱反應壓強為20bar下反應30min?90min,得到黑色產物。其他與【具體實施方式】一至九相同。
[0047]【具體實施方式】十一:本實施方式與【具體實施方式】一至十之一不同點是:步驟三中在微波水熱反應溫度為200°C和微波水熱反應壓強為20bar下反應60min,得到黑色產物。其他與【具體實施方式】一至十相同。
[0048]本
【發明內容】
不僅限于上述各實施方式的內容,其中一個或幾個【具體實施方式】的組合同樣也可以實現發明的目的。
[0049]采用下述方面驗證本發明效果
[0050]實施例1:一種雙重修飾的SnO2OC/石墨烯納米復合物負極材料的制備方法,具體是按以下步驟完成的:
[0051 ] 一、制備納米炭球:將4g葡萄糖粉末放入30mL去離子水中,并磁力攪拌lOmin,得到葡萄糖水溶液;將葡萄糖溶液倒入微波反應器中的聚四氟乙烯的反應釜中密封,在溫度為1800C和壓強為25bar下反應1.5h,離心分離得到固相產物,對固體產物進行離心水洗,直至洗滌后濾液澄清為止,得到洗滌后固相產物,將洗滌后的固相產物在溫度為80°C下真空干燥Sh,再進行研磨,得到納米炭球粉末;
[0052]二、兩步法制備SnO2OC:①、將SnCl4.5H20溶于去離子水中,得到濃度為0.04mol/L的SnCl4溶液;②、將0.18納米炭球放入201^去離子水中,在超聲功率為360胃的條件下超聲分散30min,得到濃度為5g/L的納米炭球分散液;③、在超聲功率為360W的超聲輔助下以8mL/min的流速將8mL濃度為0.04mol/L的SnCl4溶液加入20mL濃度為5g/L的納米炭球分散液中,繼續在超聲功率為360W的條件下超聲分散混勻,然后在溫度為180°C下水熱反應8h,離心分離得到固體產物,對固體產物進行離心水洗至上層液澄清,得到洗滌后固體產物,將洗滌后的固體產物在溫度為80°C干燥至恒重,得到SnO2OC粉末,然后在溫度為500°C氮氣保護下熱處理120min,得到Sn02@C復合材料;
[0053]三、微波水熱反應:在攪拌條件下將Ig的SnO2OC復合材料加入到10mL濃度為lmg/mL的氧化石墨烯水溶液中,并在超聲功率為800W的條件下超聲分散30min,得到混合溶液,將混合溶液轉移至微波反應器的高壓反應罐中,在微波水熱反應功率為1200W、微波水熱反應溫度為200°C和微波水熱反應壓強為20bar下反應60min,得到黑色產物,采用自然沉降水洗黑色產物,至自然沉降得到的上清液澄清為止,得到洗滌后黑色產物,將洗滌后黑色產物在溫度為80°C干燥至恒重,研