专利名称：弹簧状超结构Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O纳米盘的溶剂热法制备的制作方法
技术领域：
本发明是一种制备弹簧状超结构Sn(HP04)^H20纳米盘的方法，属于湿化学方法制备 纳米材料范畴。利用本方法不需要高温焙烧即可得到所要物质。
背景技术：
锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种电源，而负极材料是制约其整体性能的 关键因素之一。最早商品化的锂离子电池所采用的负极材料几乎都是碳/石墨材料，但由于 碳/石墨材料第一次充放电时，会在碳表面形成钝化膜，造成容量损失；而且碳的电极电位 与锂的电位很接近，当电池过充时，金属锂可能在碳电极表面析出，形成枝晶而引发安全 问题，且容量较低。因而需要研究开发新型高能锂离子电池负极材料。将纳米材料应用于 锂离子电池的电极材料已经成为当前一个重要的研究课题。锂离子电池纳米材料与非纳米 材料相比，具有以下几个优点(1)可以参与微米级尺寸材料所不能进行的反应；(2)比 表面积大，有助于减小电极电化学过程中的极化现象和增加电极与电解液之间的接触面积， 这样更有利于锂离子在充放电过程中的嵌入和脱出；(3)粒度小，锂离子在其中的嵌入深 度浅、扩散路径短，有利于锂离子在其中的快速脱嵌；(4)更好地释放锂嵌入和脱嵌过程 中的应力，提高循环寿命。
目前尚未见到关于制备弹簧状超结构Sn(HP04)2，H20纳米盘负极材料的专利报道。 本发明利用低温溶剂热反应一步直接制备具有弹簧状超结构Sn(HP04)2*H20纳米盘负 极材料，工艺简单易控制，而且成本低，便于进一步扩大化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种釆用低温合成弹簧状超结构Sn(HP04)rH20纳米盘材料的 制备方法，其材料可作为锂离子电池的负极电极材料。
本发明的弹簧状超结构Sn(HP04VH20纳米盘的制备方法为溶剂热法，包括以下步骤 步骤l、采用四价锡盐为原材料，将其溶于无水乙醇中得到锡盐溶液，锡盐溶液的浓度是 0.2~2 mol/L;
步骤2、在步骤l得到的溶液中滴加85wtc/。的浓磷酸，调节溶液的pH值5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于反应器中，使水热釜的80%体积得以填充，在140 200。C
下进行溶剂热反应12~48小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次以上，然后干燥得到白色粉末材料，即得弹簧状超结构Sn(HP04)2*H20纳米盘产物。
本发明提供的弹簧状超结构Sn(HP04)2，H20纳米盘制备方法的突出优点是
1、 制备条件温和，不需要高温焙烧即可得到弹簧状超结构Sn(HP04)^H20纳米盘。
2、 制备设备和工艺简单，生产周期短，工艺参数容易控制，易于工业推广。
3、 弹簧状超结构Sn(HP04VH20纳米盘作为锂离子电池的负极电极材料，具有较高的 初始放电容量，尤其适于应用在负极电极材料方面。
图1是溶剂热反应制备的弹簧状超结构Sn(HP04)2*H20纳米盘的XRD图。 图2是溶剂热反应制备的弹簧状超结构Sn(HP04)rH20纳米盘的SEM图。 图3是弹簧状超结构Sn(HP04VH20纳米盘作为锂离子电池负极电极材料的充放电性 能曲线。
所得样品经XRD测试，衍射图谱(见图l)中的特征峰与标准衍射图谱(JCPDS, Card No. 31-1397)的峰值吻合，说明产物是纯的Sn(HP04)^H20相。所得样品经过扫描电子显 微镜(JSM-5600)观察(见图2)，发现产物是由弹簧状超结构纳米盘组成的。弹簧状超结构 的长度为0.5 5.0 pm。每个弹簧状超结构都是由直径为400 800 nm的纳米盘组成。所 得样品经过充放电性能测试(见图3)，初始放电容量可达到373.7 mAh/g，说明该纳米材 料作为锂离子电池负极材料具有较好的应用前景。
具体实施例方式
实施例l
步骤l、称取氯化锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升锡离子的浓度为0.2mol/L 溶液；
步骤2、滴加85wtn/。的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，在180 'C下进行溶剂热反应24 小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤3次； 步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 "C下干燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2*H20纳米盘。 实施例2
步骤1、称取氯化锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升锡离子的浓度为1 mol/L 溶液；步骤2、滴加85wt。/。的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，在180 'C下进行溶剂热反应24 小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤4次； 步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 'C下干燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2*H20纳米盘。 实施例3
步骤l、称取氯化锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升溶液中锡离子的浓度为0.2 mol/L;
步骤2、滴加85wtn/。的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，在180 'C下进行溶剂热反应48 小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤3次； 步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 'C下干燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2 H20纳米盘。 实施例4
步骤1、称取氯化锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升锡离子的浓度为0.2 mol/L 溶液；
步骤2、滴加85wtn/o的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，在200 。C下进行溶剂热反应24 小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤3次； 步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 t下千燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2 仏0纳米盘。 实施例5
步骤1、称取氯化锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升锡离子的浓度为1 mol/L 溶液；
步骤2、滴加85wte/。的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，使水热釜的80%体积得以填充， 在180 'C下进行溶剂热反应48小时；
5步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤3次；
步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 'C下干燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2 IW)纳米盘。 实施例6
步骤l、称取氯化锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升锡离子的浓度为1.4mol/L 溶液；
步骤2、滴加85wt。/。的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，在140 'C下进行溶剂热反应36 小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤3次； 步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 。C下干燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2 H20纳米盘。 实施例7
歩骤l、称取硝酸锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升锡离子的浓度为0.2mol/L 溶液；
步骤2、滴加85wt。/。的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，在180 'C下进行溶剂热反应24 小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤3次； 步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 'C下干燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2 &0纳米盘。 实施例8
步骤1、称取硝酸锡，将其溶于无水乙醇中，配成160毫升锡离子的浓度为2 mol/L 溶液；
步骤2、滴加85wt。/。的浓磷酸调节溶液的pH值为5;
步骤3、将步骤2所得溶液置于200毫升反应器中，在180 'C下进行溶剂热反应12 小时；
步骤4、步骤3结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤3次； 步骤5、将步骤4得到的产物放置于恒温干燥箱中60 'C下干燥12小时，得到弹簧状 超结构Sn(HP04)2 &0纳米盘。
权利要求
1、弹簧状超结构Sn(HPO4)2·H2O纳米盘的制备方法，其特征在于，溶剂热法，包括以下步骤1)采用四价锡盐为原材料，将其溶于无水乙醇中得到锡盐溶液，锡盐溶液的浓度是0.2～2mol/L；2)在步骤1)得到的溶液中滴加85wt％的浓磷酸，调节溶液的pH值为5；3)将步骤2)所得溶液置于反应器中，使水热釜的80％体积得以填充，在140～200℃下进行溶剂热反应12～48小时；4)步骤3)结束后，将固体产物分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次以上，然后干燥得到白色粉末材料，即得弹簧状超结构Sn(HPO4)2·H2O纳米盘产物。
2、 根据权利要求1所述的弹簧状超结构Sn(HP04)2'H20纳米盘的制备方法， 其特征在于所述的四价锡盐为硝酸锡或氯化锡。
全文摘要
本发明提供了弹簧状超结构Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O纳米盘的溶剂热法制备，属于湿化学方法制备纳米材料范畴，其特征在于采用四价锡盐为原材料，将其溶于无水乙醇中得到锡盐溶液，然后向上述溶液中滴加85wt％的浓磷酸，经过140～200℃温度下溶剂热处理、离心洗涤、干燥，即可制得弹簧状超结构Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O纳米盘粉末材料。该方法的突出优点是制备条件温和，不经高温焙烧即可得到弹簧状超结构Sn(HPO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O纳米盘，材料尺寸大小可以通过改变制备条件来控制，设备和工艺简单，易于实现大规模工业化生产。
文档编号C01B25/26GK101559933SQ200910062010
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者辉 乔, 张礼知, 贾法龙 申请人:华中师范大学