本發(fā)明屬于電化學(xué)電極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氧化錫-鉬酸鎳制備納米棒狀電極材料的方法。

背景技術(shù)：

無(wú)機(jī)納米材料的結(jié)構(gòu)和形貌的調(diào)控一直是科學(xué)家們關(guān)注的重點(diǎn)。近年來(lái)，過渡金屬氧化物材料，尤其是錳酸鹽、鉬酸鹽等的金屬氧化物，其研究報(bào)道眾多，尤其在光電催化、生物傳感、微電子器件、超級(jí)電容器、鋰離子電池等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。鉬酸鎳材料在傳感器、氧還原、電催化以及鋰離子電池等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，各種形貌的鉬酸鎳納米材料已經(jīng)被合成出來(lái)。然而，為滿足日益增長(zhǎng)的能源材料需求，其比表面積、電解液浸潤(rùn)性仍需要大幅度提高。且電極材料的性能取決于材料的結(jié)構(gòu)單元的排列、材料的比表面積及電極材料與電解液的浸潤(rùn)性，電極材料的導(dǎo)電性，電化學(xué)活性位點(diǎn)的數(shù)量等因素。因此，通過增加其比表面積，嘗試制備復(fù)雜的分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料從而有效的提高材料的電化學(xué)性能是當(dāng)前需要迫切解決的熱點(diǎn)問題。

研究表明，分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料能大幅改善其電化學(xué)性能。其優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：1，分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料具有大的比表面積，可以提高電解液與活性物質(zhì)的有效接觸面積；2，分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料可以改善電解液的擴(kuò)散路徑；3，分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料有利于電解液的充分浸潤(rùn)。綜上所述，分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的電化學(xué)性能有望得到充分發(fā)揮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在提供一種玉米棒狀的基于鉬酸鎳-二氧化錫的納米復(fù)合材料的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將一定量的硝酸鎳、鉬酸鈉的粉體加入蒸餾水，混合均勻，在低溫下進(jìn)行水熱反應(yīng)得到固體前驅(qū)體，經(jīng)洗滌、干燥最后在管式爐中煅燒制得鉬酸鎳。然后進(jìn)一步，加入四氯化錫、氫氧化鈉的溶液中，水熱反應(yīng)后洗滌干燥得到鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

具體技術(shù)方案如下：

一種基于鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：

步驟1、鉬酸鎳納米片前驅(qū)體溶液的制備：

將硝酸鎳和鉬酸鈉溶解于蒸餾水中混合，恒溫磁力攪拌，并轉(zhuǎn)移到一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓釜里，然后待用，得到鉬酸鎳納米片前驅(qū)體溶液。

步驟2、鉬酸鎳納米片前驅(qū)體電極材料的制備：

將泡沫鎳片剪切成1厘米×5厘米的小塊，然后將其依次分別置于丙酮溶液、稀鹽酸溶液、水溶液中，并超聲處理；處理完畢后置于真空烘干，待用；

然后將上述泡沫鎳片浸漬在步驟2的溶液中。并密封在不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，保持在180^oc反應(yīng)12h，然后冷卻到室溫。反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水清洗，并用丙酮浸泡幾分鐘，以除去殘余的顆粒碎片，然后在60℃烘箱中干燥12h。

步驟3、鉬酸鎳納米片電極材料的制備：

將步驟2所得鉬酸鎳納米片前驅(qū)體電極材料放入管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒完成后，得到鉬酸鎳納米片；最后在空氣條件下高溫退火1小時(shí)，獲得鉬酸鎳納米片。

步驟4、鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備：

將四氯化錫和氫氧化鈉溶解在去離子水中。強(qiáng)烈攪拌約5min后，得到半透明的溶液。將步驟3中上述生長(zhǎng)在鎳片上的鉬酸鎳納米片都轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，在烘箱中加熱并自然冷卻至室溫并取出，用無(wú)水乙醇徹底沖洗，然后在80^oc下干燥一夜，得到鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

步驟1中，所述硝酸鎳和鉬酸鈉的濃度為5~50mmol/l。

步驟1中，所述的可溶性鎳鹽為氯化鎳、硝酸鎳、醋酸鎳中的任意一種，可溶性鉬鹽為鉬酸鈉、鉬酸胺中的任意一種。

步驟2中，所述的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中的反應(yīng)溫度為100^oc~250^oc，保溫3~24h。

步驟3中，所述的煅燒溫度為200^oc~600^oc保溫2~5h；煅燒升溫速度為1~5℃/min。

步驟4中，所述的四氯化錫的濃度為1~10mmol/l和氫氧化鈉的濃度為20~200mmol/l。

步驟4中，所述的烘箱加熱溫度為150^oc~250^oc，保溫3~24小時(shí)。

有益效果：

本發(fā)明方法實(shí)驗(yàn)條件溫和可控，實(shí)用性強(qiáng)，且重現(xiàn)性好，綠色環(huán)保，并且原料易得、成本低。該材料有望應(yīng)用于鋰離子電池、超級(jí)電容器領(lǐng)域以及電化學(xué)傳感、檢測(cè)等領(lǐng)域。該制備方法簡(jiǎn)單易行、通用，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得鉬酸鎳-二氧化錫的掃描電鏡圖(sem)。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受限于這些實(shí)例。本發(fā)明實(shí)例中的原料購(gòu)自上海國(guó)藥集團(tuán)，均為分析純。

實(shí)施例1

將2.5mmol的硝酸鎳和2.5mmol的鉬酸鈉于45毫升蒸餾水中，放入超聲儀中超聲5分鐘，用磁力攪拌器攪拌30分鐘使其混合均勻。恒溫磁力攪拌，并將上述溶液倒入50ml聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，取出一片事先稱好質(zhì)量的泡沫鎳加入到上述反應(yīng)釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的溫度為130℃，反應(yīng)16小時(shí)，冷卻至室溫，多次洗滌、真空干燥，即得鉬酸鎳前驅(qū)體；將上述生長(zhǎng)在泡沫鎳表面的鉬酸鎳前驅(qū)體放入管式爐中在450℃空氣中進(jìn)行煅燒，煅燒速度為2度每分鐘，保溫3小時(shí)。得到鉬酸鎳納米片。將2mmol四氯化錫和15mmol氫氧化鈉溶解在60毫升去離子水中。強(qiáng)烈攪拌約5分鐘后，得到半透明的溶液。將其轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，同時(shí)將上述生長(zhǎng)在鎳片上的鉬酸鎳納米片一起進(jìn)入到反應(yīng)釜中，在190℃烘箱中保溫7小時(shí)并自然冷卻至室溫。將里面的泡沫鎳取出，用無(wú)水乙醇徹底沖洗，然后在80^oc下干燥一夜，得到鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。從圖1可以看出制備的鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包含鉬酸鎳納米片和細(xì)長(zhǎng)的二氧化錫納米棒兩部分，且二者組裝成獨(dú)特的玉米棒狀結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2

將6mmol的硝酸鎳和6mmol的鉬酸鈉于45毫升蒸餾水中，放入超聲儀中超聲5分鐘，用磁力攪拌器攪拌30分鐘使其混合均勻。恒溫磁力攪拌，并將上述溶液倒入50ml聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，取出一片事先稱好質(zhì)量的泡沫鎳加入到上述反應(yīng)釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的溫度為150℃，反應(yīng)13小時(shí)，冷卻至室溫，多次洗滌、真空干燥，即得鉬酸錳前驅(qū)體；將上述生長(zhǎng)在泡沫鎳表面的鉬酸錳前驅(qū)體放入管式爐中在350℃空氣中進(jìn)行煅燒，煅燒速度為1度每分鐘，保溫4小時(shí)。得到鉬酸鎳納米片。將2.5mmol四氯化錫和30mmol氫氧化鈉溶解在60毫升去離子水中。強(qiáng)烈攪拌約5分鐘后，得到半透明的溶液。將其轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，同時(shí)將上述生長(zhǎng)在鎳片上的鉬酸鎳納米片一起進(jìn)入到反應(yīng)釜中，在230℃烘箱中保溫5小時(shí)并自然冷卻至室溫。將里面的泡沫鎳取出，用無(wú)水乙醇徹底沖洗，然后在80^oc下干燥一夜，得到鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

實(shí)施例3

將9mmol的硝酸鎳和9mmol的鉬酸鈉于80毫升蒸餾水中，放入超聲儀中超聲5分鐘，用磁力攪拌器攪拌30分鐘使其混合均勻。恒溫磁力攪拌，并將上述溶液倒入100ml聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，取出一片事先稱好質(zhì)量的泡沫鎳加入到上述反應(yīng)釜中，密封，置于烘箱中，控制烘箱的溫度為210℃，反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫，多次洗滌、真空干燥，即得鉬酸鎳前驅(qū)體；將上述生長(zhǎng)在泡沫鎳表面的鉬酸鎳前驅(qū)體放入管式爐中在300℃空氣中進(jìn)行煅燒，煅燒速度為1度每分鐘，保溫5小時(shí)。得到鉬酸鎳納米片。將3.5mmol四氯化錫和35mmol氫氧化鈉溶解在60毫升去離子水中。強(qiáng)烈攪拌約5分鐘后，得到半透明的溶液。將其轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，同時(shí)將上述生長(zhǎng)在鎳片上的鉬酸鎳納米片一起進(jìn)入到反應(yīng)釜中，在250℃烘箱中保溫4小時(shí)并自然冷卻至室溫。將里面的泡沫鎳取出，用無(wú)水乙醇徹底沖洗，然后在80^oc下干燥一夜，得到鉬酸鎳-二氧化錫分級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。