CN110085841B - 一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法 - Google Patents

一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110085841B
CN110085841B CN201910379870.7A CN201910379870A CN110085841B CN 110085841 B CN110085841 B CN 110085841B CN 201910379870 A CN201910379870 A CN 201910379870A CN 110085841 B CN110085841 B CN 110085841B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
negative electrode
fiber
electrode material
titanium dioxide
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.)
Active
Application number
CN201910379870.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110085841A (zh
Inventor
刘黎
苏蝶
聂苏
刘珺芳
王先友
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.)
Xiangtan University
Original Assignee
Xiangtan 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 Xiangtan University filed Critical Xiangtan University
Priority to CN201910379870.7A priority Critical patent/CN110085841B/zh
Publication of CN110085841A publication Critical patent/CN110085841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110085841B publication Critical patent/CN110085841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12‑C纳米纤维负极材料的制备方法。首先将N,N‑二甲基甲酰胺、乙醇与乙酸混合均匀后加入钛酸丁酯，搅拌至完全溶解得到淡黄色透明溶液；再加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌得到静电纺丝前驱体溶液，转移至静电纺丝医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收。之后将载有纳米纤维的锡箔基板先进行真空干燥，然后用刚玉方舟收集纳米纤维进行碳化处理，得TiO2‑C纳米纤维，再将其和碳酸钠一起进行烧结，得到Na4Ti5O12@‑C负极材料。本发明所得Na4Ti5O12‑C纳米纤维直径比较均匀，约为100~250 nm，具有优异的电化学性能。

Description

一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的 方法
技术领域
本发明涉及钠离子电池负极材料，具体涉及一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法。
背景技术
地球村的背景下，人类能源逐渐从化石燃料向生态型转化，人类已经面临能源转型的重要时期，可再生、清洁的新能源开发与利用成为人类社会可持续发展的关键。太阳能、风能、水能等新能源，因自然条件的限制在使用上仍然存在很大的困难，难以稳定供给。这样的背景下，大型的储能***在满足人们生活能源需求上表现出了自身巨大的应用前景。锂离子电池本身是一种绿色环保、重量轻、容量大、无记忆效应的优秀的储能材料，自索尼公司于1991年将锂离子电池商业化以来，这种新型储能材料在全球各个领域都有了广泛应用。在汽车行业的发展中，国家、居民对新能源汽车也持以支持的态度，这种汽车的动力来源中最核心的技术——锂离子电池也一直是全球学者们研究和开发的热点。
作为新型电池负极材料之一，二氧化钛因晶型和结构的多样性在锂离子电池领域被广泛研究。但锂在地壳中含量较低，以含量更丰富的钠进行储能电池的研究更具有现实意义。二氧化钛在充放电过程中体积膨胀率仅为3%，具有较高且平稳的放电平台、较小的结构变化和较短的嵌脱钠行程，使得二氧化钛具有较好的安全性和较长的使用寿命。以二氧化钛作为基底，以钛基金属氧化物作为负极材料的研究在当前是非常热门的。其中最常见的以Na2Ti3O7最具关注，这种材料的理论可逆容量接近200mAh/g，主要是因为其较低的氧化还原电对Ti（Ⅲ）/Ti（Ⅳ）。但值得关注的是，Li4Ti5O12的尖晶石型能够提供很好的二维传导途径，使得钠离子或锂离子顺利通过，其理论可逆比容量也是钛基锂金属材料中最高的。在这样的思考之下，Na4Ti5O12是否存在较好的储钠性能，以解决当前能源危机，给我们提供一种思考方式。
然而，已报道的Na4Ti5O12的材料合成方法中，以锐钛矿和Na16Ti10O28进行摩尔比合成后，在900℃下反应才能够得到。过程中高能耗、合成条件苛刻、设备昂贵，复杂的操作使得这种方法在实际应用中受到一定限制。近年来，静电纺丝技术由于设备简单、制备过程易控引起了科研人员的广泛关注，被认为是制备纳米纤维最简单有效的方法之一。静电纺丝易于制备均匀复合材料，例如掺杂、功能化等，而且制备得到的材料具有较高的比表面积和较大的长径比。正是由于这些独特的优势，静电纺丝技术可以在能源、环境、生物医学等很多领域得到应用。因此，如果将静电纺丝技术引入Na4Ti5O12纳米纤维的制备中，则具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简易的、固相法与静电纺丝法相结合的二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12纳米纤维的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将N,N-二甲基甲酰胺、乙醇与乙酸混合均匀，得到混合溶剂，再加入钛酸丁酯，然后磁力搅拌至完全溶解后得到淡黄色透明的溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，继续进行磁力搅拌，得到淡黄色透明的静电纺丝前驱体溶液；
（3）将步骤（2）所得前驱体溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收；
（4）对步骤（3）所得的载有纳米纤维的基板锡箔先进行干燥，然后用刚玉方舟收集纳米纤维放置于通Ar、H2混合气的管式炉中碳化处理，得产物TiO2-C纳米纤维；
（5）将步骤（4）所得TiO2-C纳米纤维与碳酸钠一并置于管式炉中，在氩气气氛下升温煅烧，即得到二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料。
进一步地，步骤（1）中的混合溶剂中，N,N-二甲基甲酰胺、乙醇与乙酸的体积比为8~9：12~13：1~2。
进一步地，步骤（1）中，钛酸丁酯与混合溶剂的体积比为1~2：9~11。
进一步地，步骤（1）中的聚乙烯吡咯烷酮平均分子量是1300000。
进一步地，步骤（2）加入聚乙烯吡咯烷酮后，聚乙烯吡咯烷酮与混合溶剂的质量比为9~11:0.7~0.9，所得TiO2-C纳米纤维中的碳质量占比为33~46%。
进一步地，步骤（3）中的静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15~18 cm，纺丝电压为15~18 KV，环境温度为30~60℃，湿度为20~40%，给液速度为0.2~0.5mL/h。
进一步地，步骤（4）的干燥为真空干燥，干燥温度为60~80℃，干燥时间为4~6小时。
进一步地，步骤（4）的碳化处理，是用刚玉方舟收集纳米纤维放入通Ar、H2混合气的管式炉中煅烧，具体过程为以2~5℃/min的升温速率，从室温先升至150~250℃，保温2~3h，然后继续升温至500~600℃，保温2~3 h。
进一步地，步骤（4）的Ar、H2混合气中，Ar的体积分数为95%，H2的体积分数为5%。
进一步地，步骤（5）中， TiO2-C纳米纤维和碳酸钠的摩尔比为4~6:1.5~2.5。
进一步地，步骤（5）的煅烧升温速率为3~5℃/min，煅烧温度为500~600℃，煅烧时间是9~11h。
值得说明的是，实验表明，本发明工艺中各因素协同作用，最终获得了性能优良的产品，各因素不可或缺，例如特定的混合溶剂的贡献明显，溶剂种类和组合都非常重要，如果采用单一的溶剂得不到纳米纤维状的产品，比如溶剂中不加乙酸得到的产品是块状，仅仅使用乙酸也同样得不到纳米纤维状的产品，再比如碳源如果选择其它材料，而不是本发明的聚乙烯吡咯烷酮，也会最终影响所得材料的形貌，即使同为纳米纤维状，纤维的排布，直径平均值等等的明显差异，都会导致最终的形貌产生明显差异甚至截然不同，而形貌不同，最终的应用和性能也会产生明显差异。
本发明具有如下的技术效果：
（1）本发明采用固相法结合静电纺丝法合成二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维，直径均匀，约为150~200 nm，电化学性能优异。
（2）本发明制备工艺简单、操作方便，所得Na4Ti5O12-C纳米纤维是一种新颖、简单的电池负极材料。
附图说明
图1为本发明实施例5所制备的Na4Ti5O12-C纳米纤维的X-射线衍射图。
图2为本发明实施例5制备的TiO2-C纳米纤维材料的扫描电镜图。
图3为本发明实施例5制备的Na4Ti5O12-C纳米纤维材料的扫描电镜图。
图4为本发明实施例5所制备的Na4Ti5O12-C纳米纤维作为负极材料，钠片为对电极，组装成扣式电池。20~25℃下，在0.01~2.5 V的电压范围内，不同电流密度0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、5 C、10 C以及0.1 C下进行充放电测试的倍率性能图。
图5为本发明实施例5所制备的Na4Ti5O12-C纳米纤维作为负极材料，钠片为对电极，组装成扣式电池。20~25℃下，在0.01~2.5 V的电压范围内，0.5 C的电流密度下进行充放电测试的循环寿命图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步详细说明本发明，以使本领域技术人员更好的理解本发明，但本发明不局限于以下实施例。
以下实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1
15~25℃下，在装有5 mL N,N-二甲基甲酰胺与4mL乙醇的可密封玻璃瓶中加入0.5ml的钛酸丁酯，在300 rpm下磁力搅拌5 min使溶液混合均匀后得到淡黄色透明溶液；再加入0.9 g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌6 h；将得到的淡黄色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15 cm，纺丝电压为15 KV，环境温度为30℃，湿度大约为30%，给液速度为0.18 mL/h。载有纳米纤维的基板锡箔于60℃真空干燥6h，收集基板锡箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入通Ar、H2混合气的管式炉中烧结退火，具体煅烧过程为从室温升到200℃，保温2h，再升温到600℃，保温3h，之后冷却至室温即得黑色TiO2-C块状材料。称取碳酸钠0.22g，称取TiO2-C块状材料0.46g，一并置于刚玉方舟中，放入通Ar管式炉中烧结退火，具体煅烧过程：升温至600℃，保温10h，冷却后得到黑色Na4Ti5O12-C块状材料。
实施例2
15~25℃下，在装有5 mL N,N-二甲基甲酰胺与4mL乙醇、1ml冰乙酸的可密封玻璃瓶中加入1 ml的钛酸丁酯，在300 rpm下磁力搅拌5 min使溶液混合均匀后得到淡黄色透明溶液；再加入1.0 g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌6 h；将得到的淡黄色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15 cm，纺丝电压为15 KV，环境温度为30℃，湿度大约为30%，给液速度为0.18 mL/h。载有纳米纤维的基板锡箔于60℃真空干燥6h，收集基板锡箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入通Ar、H2混合气的管式炉中烧结退火，具体煅烧过程为从室温升到200℃，保温2h，再升温到600℃，保温3h，之后冷却至室温即得黑色的粉末状TiO2-C纳米纤维材料。称取碳酸钠0.22g，称取黑色粉末状TiO2-C纳米纤维材料0.46g，一并置于刚玉方舟中，放入通Ar管式炉中烧结退火，具体煅烧过程：升温至600℃，保温10h，冷却后得到黑色粉末状Na4Ti5O12-C纳米纤维材料。
实施例3
15~25℃下，在装有5 mL N,N-二甲基甲酰胺与4mL乙醇、1ml冰乙酸的可密封玻璃瓶中加入1.5 ml的钛酸丁酯，在300 rpm下磁力搅拌5 min使溶液混合均匀后得到淡黄色透明溶液；再加入0.7 g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌6 h；将得到的淡黄色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15 cm，纺丝电压为15KV，环境温度为30℃，湿度大约为30%，给液速度为0.18 mL/h。载有纳米纤维的基板锡箔于60℃真空干燥6h，收集基板锡箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入通Ar、H2混合气的管式炉中烧结退火，具体煅烧过程为从室温升到200℃，保温2h，再升温到600℃，保温3h，之后冷却至室温即得黑色的粉末状TiO2-C纳米纤维材料。称取碳酸钠0.22g，称取黑色粉末状TiO2-C纳米纤维材料0.46g，一并置于刚玉方舟中，放入通Ar管式炉中烧结退火，具体煅烧过程：升温至600℃，保温10h，冷却后得到黑色粉末状Na4Ti5O12-C纳米纤维材料。
实施例4
15~25℃下，在装有5 mL N,N-二甲基甲酰胺与4mL乙醇、1ml冰乙酸的可密封玻璃瓶中加入1.5 ml的钛酸丁酯，在300 rpm下磁力搅拌5 min使溶液混合均匀后得到淡黄色透明溶液；再加入0.8 g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌6 h；将得到的淡黄色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15 cm，纺丝电压为15KV，环境温度为30℃，湿度大约为30%，给液速度为0.18 mL/h。载有纳米纤维的基板锡箔于60℃真空干燥6h，收集基板锡箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入通Ar、H2混合气的管式炉中烧结退火，具体煅烧过程为从室温升到200℃，保温2h，再升温到600℃，保温3h，之后冷却至室温即得黑色的粉末状TiO2-C纳米纤维材料。称取碳酸钠0.22g，称取黑色粉末状TiO2-C纳米纤维材料0.46g，一并置于刚玉方舟中，放入通Ar管式炉中烧结退火，具体煅烧过程：升温至600℃，保温9h，冷却后得到黑色粉末状Na4Ti5O12-C纳米纤维材料。
实施例5
15~25℃下，在装有5 mL N,N-二甲基甲酰胺与4mL乙醇、1ml冰乙酸的可密封玻璃瓶中加入1.5 ml的钛酸丁酯，在300 rpm下磁力搅拌5 min使溶液混合均匀后得到淡黄色透明溶液；再加入0.8 g的聚乙烯吡咯烷酮，同样的转速下搅拌6 h；将得到的淡黄色透明溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收。静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15 cm，纺丝电压为15KV，环境温度为30℃，湿度大约为30%，给液速度为0.2 mL/h。载有纳米纤维的基板锡箔于60℃真空干燥6h，收集基板锡箔上的纳米纤维移入刚玉方舟中，放入通Ar、H2混合气的管式炉中烧结退火，具体煅烧过程为从室温升到200℃，保温2h，再升温到600℃，保温3h，之后冷却至室温即得黑色的粉末状TiO2-C纳米纤维材料。称取碳酸钠0.22g，称取黑色粉末状TiO2-C纳米纤维材料0.46g，一并置于刚玉方舟中，放入通Ar管式炉中烧结退火，具体煅烧过程：升温至600℃，保温10h，冷却后得到黑色粉末状Na4Ti5O12-C纳米纤维材料。
将实施例2至5所得产品用于各类表征，所得表征结果基本一致，下面以实施例5所得产品为例加以说明。
如图1所示，通过与Na4Ti5O12的标准卡片PDF# 52-1814比较可以看出，制备的Na4Ti5O12-C纳米纤维材料与Na4Ti5O12的特征衍射峰吻合很好，其中的碳是无定形的。
如图2、图3所示，从图2中可以看出，制得TiO2-C纳米纤维直径非常均匀，约为150~200 nm；从图3中可以看出，制得的Na4Ti5O12-C纳米纤维直径比较均匀，约为150~200 nm，从而能够更加有利于Na+的嵌入/脱出，具有良好的电化学性能。
如图4所示，以本发明制得的Na4Ti5O12-C纳米纤维作为负极材料，钠片为对电极，组装成扣式电池。20~25℃下，在0.01~2.5 V的电压范围内，不同电流密度0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、5 C、10 C以及0.1 C下进行充放电测试的倍率性能图。在0.1 C的电流密度下，循环5圈后的放电比容量为76mAh g-1，当电流密度升至0.2 C、 0.5 C、1 C、5 C、10 C时，其放电比容量分别为72、64、59、49、38、33，经过大电流的充放电后电流密度回到0.1 C时，仍分别具有58 mAh g-1的放电比容量，表明Na4Ti5O12-C纳米纤维具有很好的倍率性能。
如图5所示，以本发明制得的Na4Ti5O12--C纳米纤维作为负极材料，钠片为对电极，组装成扣式电池。20~25℃下，在0.01~2.5 V的电压范围内，0.5 C的电流密度下进行充放电循环测试，首次放电比容量为341 mAh g-1，充电比容量为138 mAh g-1；循环20次后的放电比容量为117 mAh g-1，充电比容量为116 mAh g-1；循环100次后的放电比容量为102 mAhg-1，充电比容量为102 mAh g-1，表明Na4Ti5O12-C纳米纤维材料具有稳定的循环性能。

Claims (7)

1.一种二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将N,N-二甲基甲酰胺、乙醇与乙酸混合均匀，得到混合溶剂，再加入钛酸丁酯，然后磁力搅拌至完全溶解后得到淡黄色透明的溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，继续进行磁力搅拌，得到淡黄色透明的静电纺丝前驱体溶液；
（3）将步骤（2）所得前驱体溶液转移至静电纺丝用医用注射器中，开始在静电纺丝装置上纺丝，纺丝得到的纳米纤维用锡箔接收；
（4）对步骤（3）所得的载有纳米纤维的基板锡箔先进行干燥，然后用刚玉方舟收集纳米纤维放置于通Ar、H2混合气的管式炉中碳化处理，得产物TiO2-C纳米纤维，所述的碳化处理，是用刚玉方舟收集纳米纤维放入通Ar、H2混合气的管式炉中煅烧，具体过程为以2~5℃/min的升温速率，从室温先升至150~250℃，保温2~3h，然后继续升温至500~600℃，保温2~3 h；
（5）将步骤（4）所得TiO2-C纳米纤维与碳酸钠一并置于管式炉中，TiO2-C纳米纤维和碳酸钠的摩尔比为4~6:1.5~2.5，在氩气气氛下升温煅烧，升温速率为3~5℃/min，煅烧温度为500~600℃，煅烧时间是9~11h，即得到二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的混合溶剂中，N,N-二甲基甲酰胺、乙醇与乙酸的体积比为8~9：12~13：1~2。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，钛酸丁酯与混合溶剂的体积比为1~2：9~11。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的聚乙烯吡咯烷酮平均分子量是1300000。
5.根据权利要求1所述的二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）加入聚乙烯吡咯烷酮与混合溶剂的质量比为9~11:0.7~0.9，所得TiO2-C纳米纤维中的碳质量占比为33~46%。
6.根据权利要求1所述的二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的静电纺丝参数为：纺丝针头与金属收集基板之间的间距为15~18 cm，纺丝电压为15~18 KV，环境温度为30~60℃，湿度为20~40%，给液速度为0.2~0.5 mL/h。
7.根据权利要求1所述的二氧化钛碳纤维合成Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）的干燥为真空干燥，干燥温度为60~80℃，干燥时间为4~6小时。
CN201910379870.7A 2019-05-08 2019-05-08 一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法 Active CN110085841B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910379870.7A CN110085841B (zh) 2019-05-08 2019-05-08 一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910379870.7A CN110085841B (zh) 2019-05-08 2019-05-08 一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110085841A CN110085841A (zh) 2019-08-02
CN110085841B true CN110085841B (zh) 2022-07-26

Family

ID=67419253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910379870.7A Active CN110085841B (zh) 2019-05-08 2019-05-08 一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110085841B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114149024B (zh) * 2021-11-30 2023-07-28 陕西科技大学 一种硼掺杂多孔二氧化钛/碳纤维负极材料及制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107799756A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 湘潭大学 一种Na2Ti3O7‑C纳米纤维的制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107785565B (zh) * 2017-10-31 2021-01-22 湘潭大学 一种Sn-TiO2-C纳米纤维的静电纺丝制备方法
CN108878154A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 南京航空航天大学 钛酸钠纳米纤维材料的制备方法及以该材料为负极的钠离子混合电容器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107799756A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 湘潭大学 一种Na2Ti3O7‑C纳米纤维的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110085841A (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108321366A (zh) 一种提高高镍三元镍钴锰正极材料电化学性能的包覆方法
CN107785565B (zh) 一种Sn-TiO2-C纳米纤维的静电纺丝制备方法
CN109148883A (zh) 基于沥青的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用
CN108493458B (zh) 一种高性能海胆状氧化镍/钴酸镍微球锂氧气电池正极催化材料及其制备方法
CN103337641A (zh) 一种锂空气电池用氧电极复合催化剂及其制备方法
CN110589791B (zh) 一种锡掺杂焦磷酸钛的制备方法
CN110079895B (zh) 一种钛酸盐与二氧化钛复合物纳米线及其制备方法
CN103594693A (zh) 一种二氧化钛/铌钛氧化物复合材料及其制备和应用
CN106299344B (zh) 一种钠离子电池钛酸镍负极材料及其制备方法
CN107248569A (zh) 以1‑乙基‑3‑甲基咪唑二氰胺为碳源制得的锑/氮掺杂碳复合物及其制备方法和应用
CN111235700A (zh) 一种红磷掺杂TiO2/C纳米纤维负极材料的制备方法
CN110364366A (zh) 一种高性能电化学电容器负极材料二氧化钼与氮掺杂碳复合材料及其制备方法与应用
CN109037632A (zh) 一种纳米钛酸锂复合材料及其制备方法、锂离子电池
CN109449412A (zh) 一种锂离子电池负极材料钛酸锂/氮掺杂石墨烯的制备方法及其应用
CN112038606A (zh) 聚多巴胺衍生碳包覆钒酸钙纳米片复合材料的制备方法
CN111924864A (zh) 一种锂离子电池MnO/MgO复合负极材料及其制备方法
CN108281620B (zh) 一种钠离子电池负极材料二氧化钛的制备方法
CN110085841B (zh) 一种二氧化钛碳纤维制备Na4Ti5O12-C纳米纤维负极材料的方法
CN109962224A (zh) 一种三维碳纳米片-氧化锌复合物及其制备方法与应用
CN110112396B (zh) 一种二氧化钛碳纤维制备Na8Ti5O14-C纳米纤维负极材料的方法
CN113054185A (zh) 一种无相变的正负极两用的钠离子电池材料及其制备方法和应用
CN114195198B (zh) Co2SnO4/C/S复合材料及其二氧化钛诱导生长方法、应用
CN114843494B (zh) 一种具有管中线结构的稀土钛酸盐电极材料及其制备方法
CN105609778A (zh) 用黄腐酸基炭纳米纤维电极作为钠离子电池负极的方法
CN109671923A (zh) 一种有序纳米阵列氮硫双掺杂碳硫复合碳棒材料的制备方法及锂硫电池

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