CN108910940A - 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 - Google Patents

一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108910940A
CN108910940A CN201810778802.3A CN201810778802A CN108910940A CN 108910940 A CN108910940 A CN 108910940A CN 201810778802 A CN201810778802 A CN 201810778802A CN 108910940 A CN108910940 A CN 108910940A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sno
amorphous carbon
carbon nano
composite material
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810778802.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108910940B (zh
Inventor
陆潇晓
鲍亮
陈逸凡
杨涛
朱怡雯
熊琴琴
季振国
童林聪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN201810778802.3A priority Critical patent/CN108910940B/zh
Publication of CN108910940A publication Critical patent/CN108910940A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108910940B publication Critical patent/CN108910940B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G19/00—Compounds of tin
    • C01G19/02—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。该方法是采用特定配比的SnO2醇溶胶和葡萄糖混合物作为前驱体，利用压电陶瓷超声雾化器将其转换成前驱体气雾，由惰性载流气体将气雾引入到带有中空石英玻璃管的管式炉，利用热源，促使前驱体气雾发生裂解转化，实现SnO2/非晶碳纳米复合材料的在线制备。本发明克服了传统SnO2/非晶碳纳米复合材料制备步骤非连续、小批量、原材料利用不充分、产生大量废液和生产成本较高的缺点，具有制备工艺简单、快速、绿色环保等优点，为连续批量化、低成本地制备高质量SnO2/非晶碳纳米复合材料提供了可行性。

Description

一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料 的方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。
技术背景
二氧化锡(SnO2)是一类重要的宽带隙半导体材料,由于其特殊的电学、光学、电化学性质，而在半导体、储能、光电催化等领域具有良好的应用价值和前景。其中SnO2纳米材料以其性能良好、价格低廉、容易制备等优势，成为了新型电化学储能材料、传感器、电化学催化等领域的研究热点。同时，通过采用非晶碳、石墨烯、碳纳米管等其它材料与之进行复合，可以得到SnO2纳米复合材料，并能够进一步提高这类材料的性能。
然而，传统的用于制备SnO2纳米复合材料采用的水热合成手段具有非连续、小批量、耗时耗能等特征。受制于该合成技术，此类材料一直未能实现批量、连续化生产。同时，这类材料的水热合成方法产率往往低于50％，原材料不能够充分利用、制备过程中产生大量的废液，因而增加了这类材料的制备成本。
本发明提供了一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。该方法克服了传统SnO2/非晶碳纳米复合材料制备步骤非连续、小批量、原材料利用不充分、产生大量废液和生产成本较高的缺点，具有制备工艺简单、快速、绿色环保等优点，为连续批量化、低成本地制备高质量SnO2/非晶碳纳米复合材料提供了可行性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法。该方法采用特定配比的SnO2醇溶胶和葡萄糖混合物作为前驱体，利用压电陶瓷超声雾化器将其转换成前驱体气雾，由惰性载流气体将气雾引入到带有中空石英玻璃管的管式炉，利用热源，促使前驱体气雾发生裂解转化，实现SnO2/非晶碳纳米复合材料的在线制备，与此同时具备原材料充分利用、制备过程中无废液产生以及可连续化生产的优点。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法，包括如下步骤：
A.将葡萄糖和SnO2醇溶胶混合制成复合前驱体，置于三口反应容器中；其中葡萄糖与SnO2醇溶胶的质量比为(1:10)～(1:15)。
所述的SnO2醇溶胶采用四氯化锡、乙醇作为原料，配制成透明澄清的溶胶溶液，四氯化锡与乙醇的质量比为(1：15)～(1:20)。
B.将步骤A中得到的复合前驱体利用压电陶瓷超声雾化器产生复合前驱体气雾；通入惰性气体，将复合前驱体气雾从三口反应容器中引出。
所述的惰性气体选用纯度为99.9％以上的高纯氩气。作为优选，惰性气体流速在0.5～4L/min。
C.将步骤B中引出的复合前驱体气雾通入预热至1100～1200℃的石英管式炉中，利用热源促使复合前驱体气雾在线裂解转换成SnO2/非晶碳纳米复合材料。
D.在石英管的末端对纳米颗粒进行收集，获得SnO2/非晶碳纳米复合材料。
本发明的有益效果是：
本发明克服了传统SnO2/非晶碳纳米复合材料制备步骤非连续、小批量、原材料利用不充分、产生大量废液和生产成本较高的缺点，具有制备工艺简单、快速、绿色环保等优点，为连续批量化、低成本地制备高质量SnO2/非晶碳纳米复合材料提供了可行性。
附图说明
图1为本发明用于连续制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的装置简图；
图2为气体流速度为1L/min，2L/min和3L/min时获得的样品的形貌特征图(SEM图)；
图3为气体流速度为1L/min，2L/min和3L/min时获得的样品的X射线衍射图谱(XRD图)；
图4为气体流速度为1L/min，2L/min和3L/min时获得的样品的拉曼光谱图(Raman图)。
图5为本发明制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料作钠离子电池负极时的放电比容量—循环次数图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的分析。
图1为本发明用于连续制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的装置简图。
实施例1:SnO2/非晶碳纳米复合材料的制备。
实施例1-1:
A.前驱体溶胶的配制：将四氯化锡(1g)，加入到15g乙醇中，搅拌2-6小时，得到透明澄清溶液；在获得的溶液中加入1.6g葡萄糖搅拌溶解均匀。
B.SnO2/非晶碳纳米复合材料的制备：利用超声波雾化片将溶胶雾化，通入流速为1L/min的氩气，将复合前驱体气雾引入预热至1100℃的石英管中；在石英管的末端对纳米颗粒进行收集，获得的SnO2/非晶碳纳米复合材料在洗涤、真空干燥等步骤处理后通过SEM，XRD，Raman等分析手段对其进行表征。
可以观察到，实施例1-1制备的材料存在较为严重的团聚现象(图2(a))。X射线衍射图谱(图3)以及拉曼光谱图(图4)证明，该材料为SnO2/非晶碳纳米复合材料。
实施例1-2:
A.前驱体溶胶的配制：将四氯化锡(1g)，加入到20g乙醇中，搅拌2-6小时，得到透明澄清溶液；在获得的溶液中加入1.4g葡萄糖搅拌溶解均匀。
B.SnO2/非晶碳纳米复合小球的制备：利用超声波雾化片将溶胶雾化，通入流速为2L/min的氩气；在石英管的末端对纳米颗粒进行收集，获得的SnO2/非晶碳纳米复合材料在洗涤、真空干燥等步骤处理后通过SEM，XRD，Raman等分析手段对其进行表征。
可以观察到，实施例1-2制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料呈现部分的纳米球形结构，纳米颗粒间的团聚现象有所改善(图2(b))。X射线衍射图谱(图3)以及拉曼光谱图(图4)证明，制得的材料为SnO2/非晶碳纳米复合材料。与实施例1-1相比较，本实施例所制得的SnO2/非晶碳纳米复合材料呈现出类似的SnO2晶粒大小和石墨化程度。
实施例1-3:
A.前驱体溶胶的配制：将四氯化锡(1g)，加入到18g乙醇中，搅拌2-6小时，得到透明澄清溶液；在获得的溶液中加入1.6g葡萄糖搅拌溶解均匀。
B.SnO2/非晶碳纳米复合材料的制备：利用超声波雾化片将溶胶雾化，通入流速为3L/min的氩气，将复合前驱体气雾引入预热1100℃后的石英管中；在石英管的末端对纳米颗粒进行收集，获得的SnO2/非晶碳纳米复合材料在洗涤、真空干燥等步骤处理后通过SEM，XRD，Raman等分析手段对其进行表征。
可以观察到，实施例1-3制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料团聚现象进一步得到改善,部分呈现出独立的小球状形貌(图2(c))。X射线衍射图谱(图3)位于12.5度位置的特征峰强度显著减弱，表明材料中非晶碳组分的碳化程度有所减弱。拉曼光谱图(图4)中D峰与G峰强度的比值进一步增加，亦证明该实施例下非晶碳组分的石墨化程度较低。
实施例2、SnO2/非晶碳纳米复合材料的电化学储钠性能测试
将实施例1制得的SnO2/非晶碳纳米复合材料、Super P炭黑和PVDF以75:15:10wt％的比例混合，用NMP溶剂调成膏状，涂覆在铜箔表面。待真空干燥后，将涂层铜箔切割成直径为15mm的圆片作为钠离子电池电极，选用钠离子电池用电解液(EC:PC＝1:1，NaClO4浓度为1mol/L)和金属钠箔片作为对电极，在氩气保护手套箱中组装成RC2032型纽扣电池，在Neware BTS电池测试***进行恒电流充放电测试。测试参数为:充放电速率20mA/g，充放电电位从0.05-3V，执行循环50次。结合电池的放电比容量—循环次数图谱得知(图5)，实施例1-2所制备的SnO2/非晶碳纳米复合材料表现出最佳的储钠容量和循环寿命(在充放电速率为20mA/g的情况下，循环50次后仍然可保持约507mAh/g的比容量)。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A.将葡萄糖和SnO2醇溶胶混合制成复合前驱体；其中葡萄糖与SnO2醇溶胶的质量比为(1:10)～(1:15)；
B.将步骤A中得到的复合前驱体利用压电陶瓷超声雾化器产生复合前驱体气雾；通入惰性气体，将复合前驱体气雾引出；
C.将步骤B中引出的复合前驱体气雾通入预热至1100～1200℃的石英管式炉中，利用热源促使复合前驱体气雾在线裂解转换成SnO2/非晶碳纳米复合材料；
D.在石英管的末端对纳米颗粒进行收集，获得SnO2/非晶碳纳米复合材料。
2.如权利要求1所述的一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法，其特征在于所述的SnO2醇溶胶采用四氯化锡、乙醇作为原料，配制成透明澄清的溶胶溶液，四氯化锡与乙醇的质量比为(1：15)～(1:20)。
3.如权利要求1所述的一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法，其特征在于步骤B所述的惰性气体选用纯度为99.9％以上的高纯氩气。
4.如权利要求1或3所述的一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法，其特征在于步骤B惰性气体流速在0.5～4L/min。
CN201810778802.3A 2018-07-16 2018-07-16 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法 Expired - Fee Related CN108910940B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810778802.3A CN108910940B (zh) 2018-07-16 2018-07-16 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810778802.3A CN108910940B (zh) 2018-07-16 2018-07-16 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108910940A true CN108910940A (zh) 2018-11-30
CN108910940B CN108910940B (zh) 2020-11-17

Family

ID=64413005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810778802.3A Expired - Fee Related CN108910940B (zh) 2018-07-16 2018-07-16 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108910940B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110015684A (zh) * 2019-04-17 2019-07-16 杭州电子科技大学 一种加热复合前驱气雾制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法
CN113233497A (zh) * 2021-05-18 2021-08-10 哈尔滨工业大学 一种碳包覆二氧化锡材料的制备方法及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593446A (zh) * 2012-02-22 2012-07-18 清华大学 一种锂离子电池活性电极材料的制备方法
CN106450176A (zh) * 2016-08-24 2017-02-22 上海颐行高分子材料有限公司 一种高容量负极材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593446A (zh) * 2012-02-22 2012-07-18 清华大学 一种锂离子电池活性电极材料的制备方法
CN106450176A (zh) * 2016-08-24 2017-02-22 上海颐行高分子材料有限公司 一种高容量负极材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUANG-YIN LIU等: "Synthesis and Electrochemical Properties of Mesoporous SnO2/C Composites as Anode Materials for Lithium Ion Batteries", 《INT. J. ELECTROCHEM. SCI.》 *
SHUN MAO等: "A General Approach to One-Pot Fabrication of Crumpled Graphene-Based Nanohybrids for Energy Applications", 《ACS NANO》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110015684A (zh) * 2019-04-17 2019-07-16 杭州电子科技大学 一种加热复合前驱气雾制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法
CN113233497A (zh) * 2021-05-18 2021-08-10 哈尔滨工业大学 一种碳包覆二氧化锡材料的制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108910940B (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107331872B (zh) 一种基于石墨烯/碳纳米管的二氧化锰/银复合纳米材料的制备方法及其应用
CN103545536B (zh) 一种碳纤维负载金属催化剂及其制备方法和应用
CN111146458A (zh) 氮掺杂碳纳米管包覆钴纳米颗粒复合材料的制备方法与应用
CN104362001B (zh) 二氧化锰/石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其作为超级电容器电极材料的应用
CN102593436A (zh) 一种锂离子电池用自支撑柔性碳纳米管纸复合电极材料
CN103326007A (zh) 三维石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用
CN104528728A (zh) 一种以四氯化硅为原料合成硅纳米粉的方法及其应用
CN109767928A (zh) 氟掺杂碳包覆氧化硅纳米颗粒@碳纳米管复合材料的合成方法及其应用
CN106374101A (zh) 一种Co3O4@Co@碳纳米笼的制备方法及其应用
CN108987736A (zh) 一种同轴碳/磷酸铁锂/石墨烯纳米纤维正极材料的制备方法
CN109437240A (zh) 一种钾离子电池高电位正极材料的制备方法
CN108607586A (zh) 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法
CN108390048A (zh) 一种氮磷共掺杂碳包覆MoO3-ｘ及其制备方法
CN111029551A (zh) 合成原位碳包覆的FeF2颗粒的制备方法、FeF2颗粒及电池
CN108910940A (zh) 一种在线裂解雾化复合前驱体制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法
CN102709561A (zh) 碳纳米-硅酸亚铁锂复合正极材料的制备方法
CN105161678B (zh) 一种用于锂电池电极的多层复合二氧化钛纳米管材料
CN111048324A (zh) 一种二氧化锰—多孔碳复合材料及其制备方法和应用
CN102285685A (zh) 纳米棒状金红石TiO2介晶及其制备方法和应用
CN104961159A (zh) 一种纳米钨氧化物及其一步气相还原制备方法和应用
CN101638247B (zh) 由纳米棒组成的二氧化锡纳米空心球的制备及其在锂电池中的应用
CN102324527A (zh) 锌空电池的空气电极
CN105529194B (zh) 一种MnO2@石墨烯胶囊@MnO2复合材料的制备方法
CN110015684A (zh) 一种加热复合前驱气雾制备SnO2/非晶碳纳米复合材料的方法
CN109081369B (zh) 一种利用溶胶汽雾自燃烧法制备SnO2-非晶碳纳米复合小球的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201117

Termination date: 20210716