[发明专利]一种锂化三氧化钼纳米带电极材料及其锂化改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过无机溶胶技术与二次水热合成技术相结合制备锂化三氧化钼纳米带的方法，属纳米材料与纳米技术领域。

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代发展起来的最新一代的二次电池。一维层状三氧化钼纳米材料其特殊的层状结构可以使锂离子在层间发生嵌入脱出反应而有可以应用于锂离子电极材料的潜力，纳米尺度带来的巨大比表面积可以增大与电解液的接触面积，减小锂离子的扩散距离，因此一维层状三氧化钼纳米材料由于兼具纳米材料和自身结构上的优势而引起人们广泛关注。但由于层状结构在嵌脱过程中易被破坏，使其应用受到一定限制。通过对三氧化钼纳米材料进行掺杂改性来提高结构的稳定性，或改善一维三氧化钼纳米材料力学、光学、电化学、磁学、热力学等各方面的性能已成为纳米材料研究领域的热点之一。通过无机溶胶与二次水热合成技术相结合的方法合成锂化改性的三氧化钼纳米带电极材料，制备工艺简单、重现性好、可控程度高、符合环境要求，该研究内容尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是对合成出的三氧化钼纳米带进行均匀锂化。

本发明的技术方案是：

一种改性三氧化钼纳米带电极材料，其特征在于，该电极材料为三氧化钼纳米带经过锂化改性的锂化三氧化钼纳米带电极材料。

本发明的锂化三氧化钼纳米带电极材料制备步骤依次为：

第1步、制备三氧化钼纳米带：(1)将(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O(≥99.0％)溶于去离子水，浓度为0.1mol/L；(2)将配制的(NH₄)₆Mo₇O₂₄溶液通过质子交换树脂得到亮蓝色的MoO₃·nH₂O溶胶，pH值为2；(3)把溶胶移至聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应釜中，在180℃下水热处理4～24小时，即得浅蓝色三氧化钼纳米带产物；

第2步、将第1步获得到的三氧化钼纳米带产物加入去离子水中并超声分散10～60分钟后再加入锂盐粉末，锂盐加入量为该分散体系中钼元素与锂元素的摩尔比达到1∶3至1∶10；

第3步、搅拌2～5天，得悬浊液；

第4步、将第3步所得悬浊液在150～180℃下二次水热1～4天，将获得的产物用去离子水反复洗涤获得锂化三氧化钼纳米带。

本发明中所用锂盐为氯化锂、硝酸锂、硫酸锂中任一种。

本发明的制备工艺特征是：用钼酸铵通过质子交换法制备的MoO₃·nH₂O溶胶水热获得三氧化钼的纳米带，将纳米带与锂盐进行二次水热获得锂化三氧化钼纳米带。产物的结构稳定性、材料的电化学和电学性能显著提高，因此可以用于锂离子电池电极材料、太阳能电池、光电子器件等，还可用刷涂、喷涂等简单的方法将其在不易制膜的地方制膜，以及直接将其或与其它超细粉末混合制成功能化器件，从而拓宽了该纳米材料的应用领域。

本发明所用钼源为钼酸铵，廉价易得，不使用有机模板剂并且制备方法简单，重现性好，符合环境要求。

附图说明

图1：实施例1锂化前后MoO₃纳米带的XRD图

图中a为锂化前；b为锂化后，下同

图2：实施例1锂化前后MoO₃纳米带的SEM和TEM图

其中左图、右图分别为SEM、TEM图

图3：实施例1锂化前后MoO₃纳米带的FTIR图谱

图4：实施例1锂化前后MoO₃纳米带的Raman图谱

图5-1实施例1锂化前(a)和锂化后(b)MoO₃纳米带的首次充放电曲线

图5-2实施例1锂化前(a)和锂化后(b)MoO₃纳米带的放电容量与循环次数的关系

图5-3实施例1锂化前(a)和锂化后(b)MoO₃纳米带的充放电过程中的电压迟滞回线

图6：实施例1锂化前后MoO₃单根纳米带的I-V曲线