[发明专利]二氧化钛/聚多巴胺共包覆碳酸钙复合材料及其制备方法

说明书

一种二氧化钛/聚多巴胺共包覆的碳酸钙复合材料及其制备方法，属于粉体材料改性技术领域。本发明采用多巴胺对碳酸钙球形颗粒进行均匀包覆并进一步诱导二氧化钛纳米颗粒的沉淀，最终得到二氧化钛/聚多巴胺共包覆的碳酸钙球形复合材料，操作简单易行，反应条件温和，得到的复合材料微颗粒为直径为1.0～10μm的球形，具有均一的尺寸和良好的形貌。

技术领域

本发明属于粉体材料改性技术领域，涉及到利用多巴胺对微纳材料表面改性制备球形复合材料的方法，具体为多巴胺改性碳酸钙球形微粒并诱导二氧化钛纳米颗粒沉积的方法。

背景技术

粉体的包覆改性是指在最初的粉体颗粒表面上，均匀地引入一种或多种物质，形成具有一定厚度的一层或多层的吸附层或膜，从而赋予粉体新的表面特性或性能。包覆改性技术不仅能提高粉体颗粒的分散性、解决其团聚问题，还可以改善粉体颗粒的活性、光学性质、耐热性、导电性、化学稳定性等性能。

二氧化钛粉体(TiO₂)由于其在光催化、传感器、太阳能电池和锂离子电池等领域具有广阔的应用前景，已经成为材料领域研究的热点。但TiO₂的电子电导率较低，因此，以纯TiO₂为负极材料的锂离子电池内部能量的损失较严重。解决方法之一就是用导电性能优异的材料如碳材料(石墨烯、糖类、聚丙烯晴等)对TiO₂粉体进行包覆改性，得到TiO₂/C复合材料，以提高其电子电导率。中国发明专利(ZL200710050748.2)公开了一种在真空条件下，以长链的有机物为碳源，通过水热法制备的TiO₂/C纳米粉体复合材料。Wu等人(Wu R.F.,Shen S.Y.,Xia G.F.,Zhu F.J.,Lastoskie C.and Zhang J.L.,oft-Templated Self-Assembly of Mesoporous Anatase TiO2/CarbonComposite Nanospheres for High-Performance Lithium Ion Batteries,ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8,19968-19978.)以酚醛树脂为碳源，钛酸四丁酯为钛源，通过水热法制备的介孔TiO₂/C复合纳米粉体负极材料。以上包覆改性方法虽然提高了TiO₂粉体材料的电子电导率，但制备步骤繁琐，处理过程复杂，时间周期长，而且需要高温、高压等条件。

受贝类粘附蛋白的启发，多巴胺自聚合包覆是一种新型的改性方法。在碱性环境中，多巴胺(Dopamine，DA)分子链中的邻苯二酚结构基团容易被氧化成邻苯二醌结构，进一步偶合形成交联键，在聚合物、金属、无机物等一系列材料表面自聚合形成一层超强附着的交联层。相比于其他改性方法，利用多巴胺对材料改性的方法更加简单高效，既不需要对材料进行复杂的预处理，也无需外加催化剂、加压、密封等条件，使得这种方法具有广泛的应用前景。目前，利用多巴胺的自聚合作用，已经实现了三氧化钨、氧化铯钨、二氧化钛等纳米颗粒的包覆改性(专利CN 105680021 A)，锂离子电池用中空碳球、碳包覆硅纳米颗粒等负极复合材料的制备。但是，现有的多巴胺自聚合包覆仅是采用多巴胺单一包覆一种粉体。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化钛/聚多巴胺共包覆的碳酸钙球形复合材料(TiO₂@PDA-CaCO₃)及其制备方法，采用多巴胺对碳酸钙球形颗粒进行均匀包覆并进一步诱导二氧化钛纳米颗粒的沉淀，最终得到二氧化钛/聚多巴胺共包覆的碳酸钙球形复合材料，操作简单易行，反应条件温和，得到的复合材料微颗粒具有均一的尺寸和良好的形貌。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：