本發(fā)明涉及一種三維網(wǎng)狀二氧化鈦/硅復(fù)合材料的制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著石油煤炭等能源的逐漸枯竭，環(huán)境污染日漸加劇，清潔綠色的可再生能源已經(jīng)成為全球研究熱點。二氧化鈦作為一種環(huán)境友好的鋰電材料，性能穩(wěn)定，具有高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，快速充放電性能和較高的容量，脫嵌鋰可逆性好等特點，在鋰電池領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。單質(zhì)硅具有很高的理論容量，是開發(fā)高容量鋰電池的極佳材料，硅在地球上儲量豐富，成本較低，因而是一種非常有發(fā)展前途的鋰離子電池負(fù)極材料。

然而，隨著便攜電子設(shè)備的發(fā)展，對鋰電池容量的要求不斷提高，對于理論容量只有335 mAh/g的二氧化鈦來說已經(jīng)不能滿足需求。單質(zhì)硅放電過程中將伴隨大的體積變化，造成材料結(jié)構(gòu)的破壞和機械粉化，導(dǎo)致電極材料間及電極材料與集流體的分離，進而失去電接觸，致使容量迅速衰減，循環(huán)性能惡化。

本發(fā)明結(jié)合兩種材料的優(yōu)點缺點，提出一種二氧化鈦納米線纏繞納米級硅顆粒形成三維網(wǎng)狀纏繞結(jié)構(gòu)，由于二氧化鈦納米線的纏繞，納米級硅顆粒的體積膨脹會大大減小，從而提高其性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種三維網(wǎng)狀TiO₂/Si復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）按10g/L~20g/L的比例將納米二氧化鈦粉末置于8mol/L~12mol/L的氫氧化鈉溶液中攪拌使其混合均勻得到混合溶液A。

（2）將步驟（1）得到的混合溶液A置入反應(yīng)釜中，在100~140℃的溫度下攪拌反應(yīng)20~24h；將反應(yīng)后的溶液離心，沉淀用去離子水洗至PH為8~9，然后再用稀硝酸洗至PH為7~8，再用去離子水清洗到中性，得到二氧化鈦納米線。

（3）按1~4g/L的比例將納米級硅顆粒置于無水乙醇溶液中，并攪拌使其混合均勻得到混合溶液B。

（4）按1~3g/L的比例將步驟（2）得到的二氧化鈦納米線置于步驟（3）得到的混合溶液B中，并攪拌使其混合均勻得到混合溶液C。

（5）將步驟（4）得到的混合溶液C置入反應(yīng)釜中，在110~140℃的溫度下加熱反應(yīng)20~24h得到三維網(wǎng)狀TiO₂/Si復(fù)合材料。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（3）所述納米級硅顆粒的粒徑小于等于25nm。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（2）中的攪拌速率為300~500r/min。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明制備的二氧化鈦納米線和納米級硅顆粒構(gòu)成的三維網(wǎng)狀纏繞結(jié)構(gòu)，結(jié)合了兩種材料的優(yōu)異性能，應(yīng)用在電池領(lǐng)域，充放電過程中由于二氧化鈦納米線的纏繞可以降低硅顆粒的體積膨脹，減少結(jié)構(gòu)的破壞，提高了電池的循環(huán)穩(wěn)定性，同時大大提升了電池的容量。制備方法簡單，加工過程對環(huán)境無污染，制備成本較低等優(yōu)點，有著廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實施例1所制得三維網(wǎng)狀TiO₂/Si復(fù)合材料的SEM圖譜。

圖2為實施例1所制得三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的能譜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。

實施例1

（1）按10g/L的比例將納米二氧化鈦P25粉末置于8mol/L的氫氧化鈉溶液中電磁攪拌使其混合均勻得到混合溶液A。

（2）將步驟（1）得到的混合溶液A置入反應(yīng)釜中，油浴并攪拌反應(yīng)24h，油浴的溫度為100℃，攪拌速率為300r/min；將反應(yīng)后的溶液離心，沉淀用去離子水洗至PH為8，然后再用稀硝酸洗至PH為7，再用去離子水清洗到中性，得到二氧化鈦納米線。

（3）按1g/L的比例將納米級硅顆粒置于無水乙醇溶液中，并攪拌使其混合均勻得到混合溶液B。

（4）按2g/L的比例將步驟（2）得到的二氧化鈦納米線置于步驟（3）得到的混合溶液B中，并電磁攪拌使其混合均勻得到混合溶液C。

（5）將步驟（4）得到的混合溶液C置入反應(yīng)釜中，在110℃的溫度下加熱反應(yīng)20h得到三維網(wǎng)狀TiO₂/Si復(fù)合材料。

本實施例制備的三維網(wǎng)狀TiO₂/Si復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)如圖1所示，為二氧化鈦納米線和納米級硅顆粒構(gòu)成的三維網(wǎng)狀纏繞結(jié)構(gòu)，結(jié)合了兩種材料的優(yōu)異性能。

實施例2

（1）按15g/L的比例將納米二氧化鈦P25粉末置于12mol/L的氫氧化鈉溶液中電磁攪拌使其混合均勻得到混合溶液A。

（2）將步驟（1）得到的混合溶液A置入反應(yīng)釜中，油浴并攪拌反應(yīng)20h，油浴的溫度為120℃，攪拌速率為400r/min；將反應(yīng)后的溶液離心，沉淀用去離子水洗至PH為9，然后再用稀硝酸洗至PH為8，再用去離子水清洗到中性，得到二氧化鈦納米線。

（3）按2g/L的比例將納米級硅顆粒置于無水乙醇溶液中，并攪拌使其混合均勻得到混合溶液B。

（4）按3g/L的比例將步驟（2）得到的二氧化鈦納米線置于步驟（3）得到的混合溶液B中，并電磁攪拌使其混合均勻得到混合溶液C。

（5）將步驟（4）得到的混合溶液C置入反應(yīng)釜中，在130℃的溫度下加熱反應(yīng)24h得到三維網(wǎng)狀TiO₂/Si復(fù)合材料。

實施例3

（1）按20g/L的比例將納米二氧化鈦P25粉末置于10mol/L的氫氧化鈉溶液中電磁攪拌使其混合均勻得到混合溶液A。

（2）將步驟（1）得到的混合溶液A置入反應(yīng)釜中，油浴并攪拌反應(yīng)22h，油浴的溫度為140℃，攪拌速率為500r/min；將反應(yīng)后的溶液離心，沉淀用去離子水洗至PH為8，然后再用稀硝酸洗至PH為7，再用去離子水清洗到中性，得到二氧化鈦納米線。

（3）按4g/L的比例將納米級硅顆粒置于無水乙醇溶液中，并攪拌使其混合均勻得到混合溶液B。

（4）按1g/L的比例將步驟（2）得到的二氧化鈦納米線置于步驟（3）得到的混合溶液B中，并電磁攪拌使其混合均勻得到混合溶液C。

（5）將步驟（4）得到的混合溶液C置入反應(yīng)釜中，在140℃的溫度下加熱反應(yīng)22h得到三維網(wǎng)狀TiO₂/Si復(fù)合材料。