一种石墨烯/氧化铁/二氧化锡复合材料的制备方法与流程

本发明属于电化学电源材料制备技术领域，特别是涉及一种锂离子电池负极材料石墨烯复合铁-锡金属氧化物的制备方法。在常用二次锂离子电池和动力能源电池负极材料领域具有广泛的应用前景。

背景技术：

目前商业化的锂电池负极材料主要为碳负极材料。但是在充放电过程中产生的sei膜，使锂离子有较大的不可逆损失，影响电池的容量。fe2o3和sno2因其具有成本低、环保无污染、振实密度较大，较高的充放电平台电压以及出色的理论比容量等优点，得到了越来越多的研究。但是金属氧化物材料普遍存在的不足是材料充放电过程中体积变化较大以及材料的电子和离子导电率很低，为了减轻材料在充放电过程中的体积变化，提高材料的导电能力，降低材料的不可逆容量损失，提高材料的循环性能，将金属氧化物与导电性能良好，比表面积较大的层状石墨烯复合。

目前，fe-sn类金属氧化物负极材料的合成方法主要包括水热法，共沉淀法以及液相沉淀法。水热合成法可以得到纯度较高的材料，通过改变合成条件，还可以控制材料的结构形貌，与其它方法相比，此种方法简便易行。水热法需要在高温高压条件下反应，对容器的要求较高。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种先以石墨作为原材料通过hummers法合成氧化石墨，然后以氧化石墨、fecl3·6h2o为原料，去离子水为混合溶剂，通过加入尿素以及sncl2·2h2o得到fe2o3/sno2/rgo复合材料的方法。

本发明的目的是这样实现的，以尿素为沉淀剂，将原材料通过磁力搅拌充分混合后，于高压反应釜中经过水热过程得到三氧化铁/氧化石墨的前驱体，然后通过sncl2·2h2o的还原作用，得到fe2o3/sno2/rgo的前驱体，最后在马弗炉中焙烧得到fe2o3/sno2/rgo。

本发明制备石墨烯/氧化铁/二氧化锡复合材料的具体步骤如下：

(1)以石墨作为原材料通过改进的hummers法合成氧化石墨；

(2)将氧化石墨超声30min均匀分散于适量去离子水中；

(3)在室温下向上述溶液中加入fecl3·6h2o和尿素充分磁力搅拌；

(4)溶解后将溶液放入100ml有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，100℃～150℃下水热反应3～6小时；

(5)冷却至室温后，向上述溶液中加入sncl2·2h2o，25℃～50℃下恒温水浴搅拌，用蒸馏水和乙醇各洗涤三次，置于80℃烘箱中干燥12h；

(6)将干燥后的产物于管式炉中氮气或氩气气氛下300～600℃下煅烧1h。

进一步的，在不加氧化石墨的条件下，通过相同方法合成了fe2o3/sno2。

本发明利用氧化石墨、fecl3·6h2o、sncl2·2h2o、尿素为原料，通过水热过程控制产品的形貌，具有设备简单，操作方便等特点，有利于实现大规模的工业生产。更重要的是本发明得到的材料具有很大比表面积，在锂电池材料应用方面优异的性能。

附图说明

图1是实例1所制备的扫描电镜(sem)照片。

图2是实例2所制备的扫描电镜(sem)照片。

图3是实例1-2所制备的x射线衍射图谱。

具体实施方式

以下通过具体实施例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不意味着本发明局限于这些实施例。

实施例1：

一种石墨烯/氧化铁/二氧化锡复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过改进的hummers法以石墨作为原材料制得氧化石墨。

(2)称取0.1g氧化石墨于烧杯中，加入去离子水超声分散30min，使氧化石墨均匀分散于去离子水中，浓度为1mg/ml；

(3)在室温下向上述溶液中加入0.8gfecl3·6h2o和1.5g尿素充分磁力搅拌；

(4)溶解后将溶液放入100ml有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，120℃下水热反应4小时；

(5)冷却至室温后，向上述溶液中加入0.2gsncl2·2h2o，30℃下恒温水浴搅拌1h，用蒸馏水和乙醇各洗涤三次，置于80℃烘箱中干燥12h；

(6)将干燥后的产物于管式炉中氩气气氛下400℃下煅烧1h。

制备所得到的产物经过扫描电子显微镜观察，由图1可以看出。制备所得复合材料由x射线衍射分析，根据jcpds35-0609，与纯相氧化铁相比多出了石墨烯峰。

实施例2：

一种石墨烯/氧化铁/二氧化锡复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过改进的hummers法以石墨作为原材料制得氧化石墨。

(2)称取0.1g氧化石墨于烧杯中，加入去离子水超声分散30min，使氧化石墨均匀分散于去离子水中，浓度为1mg/ml；

(3)在室温下向上述溶液中加入0.8gfecl3·6h2o和1.5g尿素充分磁力搅拌；

(4)溶解后将溶液放入100ml有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，120℃下水热反应4小时；

(5)冷却至室温后，向上述溶液中加入0.2gsncl2·2h2o，30℃下恒温水浴搅拌1h，用蒸馏水和乙醇各洗涤三次，置于80℃烘箱中干燥12h；

(6)将干燥后的产物于管式炉中氮气气氛下400℃下煅烧1h。

制备所得到的产物经过扫描电子显微镜观察，由图2可以看出。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种由尿素作为沉淀剂的石墨烯/氧化铁/二氧化锡复合材料的制备方法，该方法通过以下步骤完成：以石墨为原材料通过Hummers法合成氧化石墨，FeCl3·6H2O、氧化石墨为原料，去离子水为溶剂，磁力搅拌使其混合均匀，于高压反应釜中经过100℃～150℃下水热反应3～6小时，然后于25℃～50℃水浴条件下通过SnCl2·2H2O的还原作用，得到Fe2O3/SnO2/rGO的前驱体，最后在400℃马弗炉中煅烧1小时得到Fe2O3/SnO2/rGO复合材料。本发明所使用的原材料成本较低，且对反应设备要求低，容易操作。同时本发明制得的Fe2O3/SrnO2/rGO复合材料具有较大的比表面积，具有优异的电化学性能。

技术研发人员：王晓清;赵爽
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2016.03.04
技术公布日：2017.09.12