一种蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法

摘要

本发明公开了一种蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法，包括步骤：以三价锑盐为原料，将原料溶于体积比为1∶1～1∶3的乙醇-去离子水混合溶剂中，配制成0.01mol/L～0.1mol/L的溶液；将溶液中加入表面活性剂，再加入碱性调节剂将pH值调至8～12，接着在密封环境于100℃～250℃反应1小时～24小时，然后自然冷却至室温；收集反应产物，将固体产物经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到蝴蝶结形三氧化二锑。该方法工艺简单并可控、周期短、成本低，有利于大规模工业化生产；所得产物纯度高、颗粒尺寸分布均匀，颗粒两端开裂，呈蝴蝶结形。

权利要求

1.一种蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1)、以三价锑盐为原料，将原料溶于乙醇与去离子水体积比为1∶1～1∶3的乙醇-去离子水混合溶剂中，配制成三价锑盐浓度为0.01mol/L～0.1mol/L的溶液；

2)、将溶液中加入表面活性剂，再加入碱性调节剂将pH值调至8～12，接着在密封环境于100℃～250℃反应1小时～24小时，然后自然冷却至室温；

所述的表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠或聚乙烯吡咯烷酮；所述的表面活性剂与三价锑盐的摩尔比为0.01～1∶1；

3)、收集反应产物，将固体产物经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到蝴蝶结形三氧化二锑。

2.根据权利要求1所述的蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的三价锑盐为三价锑的氯化物、三价锑的硝酸盐、三价锑的硫酸盐、三价锑的草酸盐或三价锑的醋酸盐。

3.根据权利要求1所述的蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的碱性调节剂是氨水、氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。

4.根据权利要求3所述的蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的碱性调节剂为重量百分浓度为10％～30％的氨水、2mol/L～10mol/L氢氧化钠水溶液或2mol/L～10mol/L氢氧化钾水溶液。

5.根据权利要求1～4任一项所述的蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法制备的蝴蝶结形三氧化二锑。

说明书

一种蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及锂离子电池用复合材料领域，具体涉及一种蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法。

背景技术

[0002] 锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、安全性能好等优点，因此在数码相机、移动电话和笔记本电脑等便携式电子产品中得到广泛应用，对于电动自行车和电动汽车也具有应用前景。目前商品化的锂离子电池的负极材料是石墨以及其它形式的碳材料。由于-1石墨的理论容量只有372mAh·g ，而且嵌锂电位较低，限制了其使用范围。

[0003] 与较传统的碳材料相比，某些金属氧化物具有较高的储锂容量，如Sb2O3的储锂容-1 3+量达到550mAh·g ，远高于碳材料。虽然用传统的水解法易制备Sb2O3，但由于Sb 易快速水解，所得Sb2O3尺寸较大，很难制备颗粒细小的Sb2O3颗粒。而大颗粒的Sb2O3用作锂离子电池负极材料由于体积变化较大，电化学稳定性较差。

[0004] 因此，有必要开发一种能够得到适用于锂离子电池负极材料的Sb2O3的制备方法。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法，该方法工艺简单，成本低，适合于大规模工业化生产。

[0006] 本发明还提供了一种蝴蝶结形三氧化二锑，这种结构对于提高该材料的电化学性能具有重要意义。

[0007] 一种蝴蝶结形三氧化二锑的制备方法，包括步骤：

[0008] 1)、以三价锑盐为原料，将原料溶于乙醇与去离子水体积比为1∶1～1∶3的乙醇-去离子水混合溶剂中，配制成三价锑盐浓度为0.01mol/L～0.1mol/L的溶液；

[0009] 2)、将溶液中加入表面活性剂，再加入碱性调节剂将pH值调至8～12，接着在密封环境于100℃～250℃反应1小时～24小时，然后自然冷却至室温；

[0010] 3)、收集反应产物，将固体产物经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到蝴蝶结形三氧化二锑。

[0011] 为了达到更好的发明效果，优选：

[0012] 步骤1)中，所述的三价锑盐选用三价锑的氯化物、三价锑的硝酸盐、三价锑的硫酸盐、三价锑的草酸盐或三价锑的醋酸盐。

[0013] 步骤2)中，所述的表面活性剂可选用本领域常用的表面活性剂，优选十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠(SDS)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。

[0014] 所述的表面活性剂与三价锑盐的摩尔比为0.01∶1～1∶1。

[0015] 所述的碱性调节剂可选用本领域常用的碱性调节剂，优选氨水、氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液等。碱性调节剂的浓度并没有严格的限定，以方便调节为准，一般选用低浓度溶液，如可选用重量百分浓度为10％～30％的氨水、2mol/L～10mol/L氢氧化钠水溶液或2mol/L～10mol/L氢氧化钾水溶液等。

[0016] 本发明具有以下优点：

[0017] 1、本发明采用溶剂热制备三氧化二锑的方法，工艺简单并可控、周期短、成本低，有利于大规模工业化生产。

[0018] 2.、所得产物纯度高、颗粒尺寸分布均匀，颗粒两端开裂，呈蝴蝶结形，这种结构相当于减少了Sb2O3颗粒的尺寸，不仅扩大了Sb2O3颗粒的比表面积以及其和电解液的接触面积，而且缩短了锂离子在颗粒中的扩散距离，对于提高该材料的电化学性能具有重要意义，将在催化、光电以及电化学储锂方面具有广泛的运用前景。

附图说明

[0019] 图1为实施例1所得Sb2O3晶体的X射线衍射图谱。

[0020] 图2为实施例1所得Sb2O3晶体的扫描电镜照片。

[0021] 图3为实施例2所得Sb2O3晶体的X射线衍射图谱。

[0022] 图4为实施例2所得Sb2O3晶体的扫描电镜照片。

[0023] 图5为实施例3所得Sb2O3晶体的X射线衍射图谱。

[0024] 图6为实施例3所得Sb2O3晶体的扫描电镜照片。

[0025] 图7为实施例4所得Sb2O3晶体的X射线衍射图谱。

[0026] 图8为实施例4所得Sb2O3晶体的扫描电镜照片。

具体实施方式

[0027] 实施例1

[0028] 1)、以SbCl3为原料，将SbCl3溶于乙醇与去离子水体积比为1∶1的乙醇-去离子水混合溶剂中，配制成SbCl3浓度为0.05mol/L的溶液；

[0029] 2)、将溶液置于高压反应釜中，加入表面活性剂CTAB，CTAB与SbCl3的摩尔比为0.01∶1，再用25wt％(重量百分比)的氨水将pH值调至9，然后将反应釜密封，在160℃下反应4小时，然后自然冷却至室温；

[0030] 3)、收集反应产物，将固体产物经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到最终反应产物蝴蝶结形三氧化二锑。

[0031] 采用RigakuD/MAX-2550PC型X射线多晶衍射仪对所得的最终反应产物进行物相分析，X射线衍射图谱(XRD图谱)如图1，从图1可看出：所有衍射峰均可归为Sb2O3。

[0032] 采用扫描电镜对所得的最终反应产物进行分析，其扫描电镜照片如图2，从图2可看出：得到的产物为蝴蝶结形Sb2O3，尺寸为10μm-15μm。

[0033] 实施例2

[0034] 1)、以Sb(NO3)3为原料，将Sb(NO3)3溶于乙醇与去离子水体积比为1∶2的乙醇-去离子水混合溶剂中，配制成SbCl3浓度为0.01mol/L的溶液；

[0035] 2)、将溶液置于高压反应釜中，加入表面活性剂SDS，SDS与SbCl3的摩尔比为0.5∶1，再用6M(mol/L)的NaOH水溶液将pH值调至10，然后将反应釜密封，在180℃下反应8小时，然后自然冷却至室温；

[0036] 3)、收集反应产物，将固体产物经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到最终反应产物蝴蝶结形三氧化二锑。

[0037] 采用RigakuD/MAX-2550PC型X射线多晶衍射仪对所得的最终反应产物进行物相分析，XRD图谱如图3显示：所有衍射峰均可归为Sb2O3。

[0038] 采用扫描电镜对所得的最终反应产物进行分析，其扫描电镜照片如图4显示：得到的产物为蝴蝶结形Sb2O3，尺寸为10-15μm。

[0039] 实施例3

[0040] 1)、以Sb(CH3COO)3为原料，将Sb(CH3COO)3溶于乙醇与去离子水体积比为1∶3的乙醇-去离子水混合溶剂中，配制成SbCl3浓度为0.075mol/L的溶液；

[0041] 2)、将溶液置于高压反应釜中，加入表面活性剂PVP(国药集团化学试剂有限公司，分子量约为5800)，PVP与Sb(CH3COO)3的摩尔比为1∶1，再用25wt％的氨水将pH值调至11，然后将反应釜密封，在200℃下反应2小时，然后自然冷却至室温；

[0042] 3)、收集反应产物，将固体产物经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到最终反应产物蝴蝶结形三氧化二锑。

[0043] 采用RigakuD/MAX-2550PC型X射线多晶衍射仪对所得的最终反应产物进行物相分析，XRD图谱如图5显示：所有衍射峰均可归为Sb2O3。

[0044] 采用扫描电镜对所得的最终反应产物进行分析，其扫描电镜照片如图6显示：得到的产物为蝴蝶结形Sb2O3，尺寸为10-15μm。

[0045] 实施例4

[0046] 1)、以SbCl3为原料，将SbCl3溶于乙醇与去离子水体积比为1∶1的乙醇-去离子水混合溶剂中，配制成SbCl3浓度为0.1mol/L的溶液；

[0047] 2)、将溶液置于高压反应釜中，加入表面活性剂SDS，SDS与SbCl3的摩尔比为1∶1，再用25wt％的氨水将pH值调至10，然后将反应釜密封，在200℃下反应2小时，然后自然冷却至室温；

[0048] 3)、收集反应产物，将固体产物经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到最终反应产物蝴蝶结形三氧化二锑。

[0049] 采用RigakuD/MAX-2550PC型X射线多晶衍射仪对所得的最终反应产物进行物相分析，XRD图谱如图7显示：所有衍射峰均可归为Sb2O3。

[0050] 采用扫描电镜对所得的最终反应产物进行分析，其扫描电镜照片如图8显示：得到的产物为蝴蝶结形Sb2O3，尺寸为10-15μm。