一种类三明治结构SnSe/r-GO复合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种类三明治结构SnSe/r

【技术实现步骤摘要】
一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及储能材料制备
，具体涉及一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]能源作为支撑整个人类社会文明进步的物质基础。随着社会的不断发展，能源消耗逐渐增大。现阶段，人类主要的能源消耗来自于传统能源，如煤、石油、天燃气等。传统能源的消耗不仅使其储量日渐枯竭，且对环境造成严重影响。因此，为了实现人与自然和谐相处，开发一种储量高、能效高且污染较小的新型储能材料是极为有必要的。改变现有不合理的能源结构已成为人类社会可持续发展面临的首要问题。据了解，物理类储能与电化学类储能作为当今社会的主要储能技术，在新型储能材料方面有较大的研究潜力，与物理类储能相比，电化学类储能具有使用效率高、安全性好和应用灵活方便等优点，是当今社会的主流能源发展方向。电化学储能发展技术具有很久的发展渊源，目前广泛应用的电化学储能主要包括超级电容器、一次电池和二次离子电池等，尤其是锂离子电池和钠离子电池的研究应用潜力最大。二次电池例如铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池等是市面上应用最早的电池，与一次电池相比，这类电池无记忆效应，曾在市场中占有很大的份额，虽然这类电池无记忆效应，但由于铅和镉属于重金属，严重污染环境，其回收是一个严重的问题。近年来，由于电动汽车、智能电网等的大力发展使得具有高能量密度的锂离子电池成为研究的热点，但同时，锂资源储量有限，这使与锂位于同一主族的钠成为最有可能替代锂离子电池的二次电池，由于钠资源地球储量丰富，且成本低，大大降低了生产成本。然而，钠离子电池存在一个阻碍其发展的问题，目前所报道的电极材料的能量密度低于同种电极材料的锂离子电池，因此，开发具有高能量密度的钠离子电池电极材料非常重要。
[0003]硒化亚锡具有资源丰富、环境友好、化学性质稳定等优点，并且具有较高的理论容量。但目前而言，硒化亚锡作为钠离子电池负极材料的研究较少，原因主要在于其作为钠离子电池负极材料的理论容量为780mAhg
‑1，同其他合金类材料类似，其在充放电过程中也有较大的体积膨胀，导致其稳定性较差。通过查阅文献得知目前解决体积膨胀问题常用的解决方法一是合成以碳为基体的复合材料。该类复合材料作为钠离子电池负极材料，使得纳米颗粒附着在碳基底表面，进而可以阻止纳米颗粒的团聚。二是构建纳米尺寸结构。通过减小材料的颗粒尺寸来缓解其因体积膨胀而产生的应力，提高电子传输能力，增强复合材料的导电性，从而提升电池的电化学性能。
[0004]近年来，与碳材料复合制备电池负极材料的研究越来越多，例如：Zhian Zhang等以锡和硒粉作为原料，导电炭黑作为碳源，采用球磨的方法制备了硒化锡与碳的复合材料作为锂/钠离子电池负极，在一定程度上提升了复合材料的导电性；Long Zhang等通过球磨加电沉积的方法将使硒化锡纳米颗粒生长在碳纤维的内部，大大提高了复合材料的结构稳定性，缓解了充放电过程中的体积膨胀。然而相关技术的制备方法工艺较复杂，制备周期较长，生产成本较高。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物及其制备方法和应用，采用简单的溶剂热法制备出了纯相的类三明治状SnSe/r
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GO复合物，制备方法简单，重复性高，制备的复合物中纯相SnSe纳米颗粒均匀分布在r
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GO片与片夹层之间，纯相SnSe纳米颗粒的尺寸较小，作为钠离子电池负极材料，有较好的钠离子存储性能。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术提供了一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将30～90mg的氧化石墨烯加入到30～70mL的乙二醇或甘油中，分散均匀后加入0.04557g～4.557g的无机锡盐，搅拌均匀后再加入0.046g～0.46g的表面活性剂至完全溶解，得到溶液A；
[0008]2)将0.0158g～1.58g的硒粉加入到3～8ml的还原性溶剂中，搅拌至完全溶解得到溶液B；再将溶液B逐滴加入到溶液A中并搅拌均匀，得到混合溶液C；
[0009]3)将混合溶液C在120～180℃温度下进行水热反应，反应结束后冷却，得到黑色的混合溶液D；
[0010]4)将10～20g的氧化石墨烯加入到10～20ml的乙二醇或甘油中，分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入混合溶液D并搅拌均匀，得到混合溶液F；
[0011]5)将混合溶液F在120～180℃温度下进行水热反应，反应结束后冷却，得到黑色的混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体，将得到的粉体冷冻干燥，即得到类三明治结构SnSe/r
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GO复合物。
[0012]进一步地，所述无机锡盐为SnCl2·
2H2O。
[0013]进一步地，所述表面活性剂为PVP、CTAB或EDTA。
[0014]进一步地，所述还原性溶剂为乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液。
[0015]进一步地，所述搅拌采用磁力搅拌，搅拌速度为200～500r/min，搅拌时间60～90min。
[0016]进一步地，所述分散采用超声分散，超声时间为120～180min。
[0017]进一步地，所述水热反应在水热釜中并置于水热反应仪进行，所述水热釜的填充度控制在50～80％。
[0018]本专利技术还提供了一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物，采用上述的一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物的制备方法制备得到。
[0019]进一步地，所述复合物中还原氧化石墨烯片呈片状夹层结构，纯相SnSe纳米颗粒生长于还原氧化石墨烯片上，纯相SnSe纳米颗粒的尺寸为10～20nm。
[0020]本专利技术还提供了一种上述的类三明治结构SnSe/r
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GO复合物的应用，所述复合物与粘结剂和导电剂混合制备成钠离子电池负极片。
[0021]与现有技术相比，本专利技术以乙二醇或甘油作为溶剂，无机锡盐作为锡源，以乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液作为还原剂，采用简单的溶剂热法制备出了纯相的类三明治状SnSe/r
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GO复合物，且纯相SnSe纳米颗粒的尺寸约为10～20nm，乙二胺、三乙醇胺、水合肼或硼氢化钠水溶液等作为还原剂不仅能够还原硒粉，提供Se2‑
，而且可以还原氧化石墨烯上的含氧官能团，进一步提高复合材料中石墨烯的导电性，另一方面，加入还原剂
能够有效的与Sn
2+
络合，控制产物的尺寸，而纳米化材料对于提升电化学性能更有效。除此之外，本专利技术采用的制备方法简单，重复性高，加入氧化石墨烯经过水热反应后大大提高了SnSe基复合材料的导电性，结构稳定性，预计作为钠离子电极材料具有较好的电化学性能。
[0022]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将30～90mg的氧化石墨烯加入到30～70mL的乙二醇或甘油中，分散均匀后加入0.04557g～4.557g的无机锡盐，搅拌均匀后再加入0.046g～0.46g的表面活性剂至完全溶解，得到溶液A；2)将0.0158g～1.58g的硒粉加入到3～8ml的还原性溶剂中，搅拌至完全溶解得到溶液B；再将溶液B逐滴加入到溶液A中并搅拌均匀，得到混合溶液C；3)将混合溶液C在120～180℃温度下进行水热反应，反应结束后冷却，得到黑色的混合溶液D；4)将10～20g的氧化石墨烯加入到10～20ml的乙二醇或甘油中，分散均匀后得到溶液E，将溶液E加入混合溶液D并搅拌均匀，得到混合溶液F；5)将混合溶液F在120～180℃温度下进行水热反应，反应结束后冷却，得到黑色的混合溶液G，将混合溶液G进行抽滤收集得到黑色粉体，将得到的粉体冷冻干燥，即得到类三明治结构SnSe/r
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GO复合物。2.根据权利要求1所述的一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物的制备方法，其特征在于，所述无机锡盐为SnCl2·
2H2O。3.根据权利要求1所述的一种类三明治结构SnSe/r
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GO复合物的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为PVP、CTAB或EDTA。4.根据权利要求1所述的一种类三明治结构SnSe/r
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑锋，王芳敏，李嘉胤，曹丽云，王璐杰，刘倩，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：