一种十字架结构的氧化亚锡材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氧化亚锡材料的制备，具体涉及一种十字架结构的氧化亚锡粉体的制备方法。
【背景技术】
[0002]金属氧化物半导体纳米材料在很多领域具有广阔的应用潜能，如在催化、传感器、能量存储转换等方面都具有巨大的应用潜力，因此受到了很大的关注。以锂离子二次电池为代表的可充电电池技术是目前清洁能源研究领域的一大热点。锂离子电池具有工作电压和能量密度高、循环性好、无记忆效应、自放电率低等优点，被广泛用于便携装置所用储能电池，并且逐步向电动汽车领域延伸。但是锂元素在地壳中存储有限，且价格昂贵，不利于其大规模生产使用。而钠由于丰富的存储、低成本、环境友好等优点使钠离子电池被认为是最有希望替代锂离子电池的二次电池。
[0003]氧化亚锡作为钠离子电池负极材料，被报道具有较好的电化学性能(Electrochemical properties of tin oxide anodes for sodium-1on batteries.Journal of Power Sources.2015 ;284:287-295)，因为氧化亚锡具有较好的导电性，这有利于电子的快速传输。然而，氧化亚锡作为钠离子电池负极材料的相关研究甚少，并且氧化亚锡为亚稳材料，不能从自然界直接获得，因此，利用纳米合成技术制备具有不同形貌和尺寸的纳米氧化亚锡作为钠离子电池负极材料，具有非常重要的意义。
[0004]目前，氧化亚锡的制备方法主要包括喷雾燃烧法、水热合成法等。李春忠等人以辛酸亚锡为原料，采用喷雾燃烧法制备了纳米片状的氧化亚锡，作为锂离子电池负极材料表现出了优异的循环稳定性，20次循环容量保持在400mAh g \容量损失率为47% (李春忠、胡彦杰、孔令艳等，一种氧化亚锡纳米片的制备方法，中国专利申请号:201210153297.6)。与喷雾燃烧法相比，水热合成法具有设备简单、条件温和可控等优点。孙广等人以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用水热法制备出了具有蜂巢状结构的氧化亚锡，预计作为锂/钠离子电池负极材料具有较好的电化学性能(孙广、李彦伟、曹建亮等，一种蜂巢状氧化亚锡纳米材料的制备方法，中国专利申请号:201210157920.5)。可见，水热合成是一种获得氧化亚锡纳米材料的有效方法。然而，由于氧化亚锡是亚稳态化合物，在水热反应过程中氧化亚锡容易被氧化成氧化锡，因此采用水热法所制备的产物纯度不够高，合成中往往需要加入还原剂以提高产物的纯度，这使得整个合成过程变得比较复杂，且增加成本。因此，通过一种简单、成本低的方法实现氧化亚锡的可控合成非常重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种十字架结构的氧化亚锡材料的制备方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]1)将0.564?2.256g SnCl2.2H20加入30?60mL去离子水中并搅拌溶解得溶液A，用碱溶液调节溶液A的pH至9?11，然后搅拌5?lOmin得到混合液；
[0008]2)将混合液转移至聚四氟乙烯水热釜中，并在所述水热釜中充满氮气，然后将所述水热釜置于均相反应器中，然后在180?220°C下反应2?12h，反应结束后自然冷却至室温，然后通过离心将反应得到的沉淀(灰黑色粉体)分离，将分离得到的沉淀真空冷冻干燥得到氧化亚锡材料。
[0009]所述碱溶液为浓度12mol.L 1的NH 3.H20o
[0010]所述混合液中Sn2+的浓度为0.04?0.3mol.L \
[0011 ] 所述水热釜的填充度控制在30?80 %。
[0012]所述真空冷冻干燥的条件为:-50°C、20Pa以及8?12h。
[0013]所述氧化亚锡材料为粒径2?6 μ m的十字架结构氧化亚锡粉体，十字架结构由氧化亚锡颗粒组装而成。
[0014]本发明的有益效果体现在:
[0015]本发明以水作为溶剂，以SnCl2.2H20作为锡源，采用一步水热法制备了粒径为2?6 μ m的氧化亚锡粉体，通过pH调控氧化亚锡为十字架结构，且十字架结构由细小的氧化亚锡颗粒组装而成，纯度高。另外，本发明制备方法简单，反应温度低、重复性高、周期短、能耗低，适合大规模生产，在实际应用方面具有显著的科学意义。
【附图说明】
[0016]图1为实施例2所制备的十字架结构的氧化亚锡粉体的X-射线衍射(XRD)图谱；
[0017]图2为实施例2所制备的十字架结构的氧化亚锡粉体的扫描电镜(SEM)照片(低倍图)；
[0018]图3为实施例2所制备的十字架结构的氧化亚锡粉体的扫描电镜(SEM)照片(高倍图)。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
[0020]实施例1
[0021]1)将 0.564g SnCl2.2Η20 溶于 30mL 去离子水中后再加入 12mol.L 1浓 ΝΗ3.Η20，调节溶液的pH为9，然后于室温下搅拌5min得到均勾的混合液，混合液中Sn2+的浓度为0.06mol.L S
[0022]2)将上述得到的混合液转移至聚四氟乙烯水热釜中，并在水热釜中充满氮气后置于均相反应器(烟台科立化工设备有限公司，KLJX-8A)中，在180°C温度下反应2h，反应结束后自然冷却至室温，然后通过离心将灰黑色粉体分离，将分离得到的粉体真空冷冻干燥(_50°C、20Pa以及10h)得到氧化亚锡粉体；
[0023]3)用日本理学D/max2000PCX-射线衍射仪分析样品(氧化亚锡粉体)，发现样品与JCPDS编号为78-1913的SnO结构一致，将该样品用美国FEI公司S-4800型的场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行观察，可以看出所制备的氧化亚锡粉体为细小颗粒组装的十字架结构，十字架结构粒径为2?6 μ m。
[0024]实施例2
[0025]1)将 1.128g SnCl2.2H20 溶于 50mL 去离子水中后再加入 12mol.L 1浓 NH 3.H20，调节溶液的pH为10，然后于室温下搅拌lOmin得到均匀的混合液，混合液中Sn2+的浓度为0.08mol.L S
[0026]2)将上述得到的混合液转移至聚四氟乙烯水热釜中，并在水热釜中充满氮气后置于均相反应器(烟台科立化工设备有限公司，KLJX-8A)中，在180°C温度下反应5h，反应结束后自然冷却至室温，然后通过离心将灰黑色粉体分离，将分离得到的粉体真空