[发明专利]一种纳米氧化铟/碳复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米复合材料，特别涉及一种纳米氧化铟/碳复合材料及其制备方法。以各种碳材料为基底材料，以硝酸铟、氯化铟、硫酸铟、乙酸铟等中的一种或几种的混合物为铟原料，以含络合剂的水、乙二醇、丙二醇等中的一种或几种的混合物为溶剂。通过吸附‑热处理法得到了一种纳米氧化铟和碳的复合物，然后将所得纳米氧化铟和碳的复合物再次通过吸附‑热处理法得到氧化铟负载量较大的纳米氧化铟和碳的复合物。此方法简单易用，流程短、效率高，且不需要特殊的设备和附加成本，所得的复合材料中氧化铟颗粒以纳米尺寸均匀分布在碳颗粒的表面。

技术领域

本发明公开了一种纳米氧化铟/碳复合材料及其制备方法，属于材料制备领域，特别设计纳米复合材料及其制备。

背景技术

碱性水系锌基电池，如锌锰、锌镍、锌空气电池等因使用不会燃烧的水系电解液，相对锂离子电池来说具有更高的安全性。近年来，以锌镍、锌空气电池为代表的可以循环使用的二次水系电池受到了人们的广泛关注。

水系锌基电池的负极往往对电池的容量大小、工作电压、电能效率、充放电功率、可循环性、贮存性能等都有很大影响。人们通常将锌负极制备成锌粉、锌粒、锌球、锌片、锌丝等结构，以增大锌负极材料的比表面积，同时，为了提高负极的电导率，又向其中加入导电碳、乙炔黑、石墨粉等导电从而使电池性能有所提高。然而，碳材料的存在使得其与锌形成了微电池，造成碳表面发生析氢，锌表面发生自放电反应，另外在充电时，低析氢过电位的碳表面会发生剧烈的析氢反应，这种副反应会消耗负极的活性物质从而降低电池容量，更严重的是，这会使电池内部出现大量的氢气气泡，从而导致电池报废。

为了解决这一问题，人们将高析氢过电位的金属铟添加到锌负极以抑制锌负极表面的析氢反应。添加的方法通常为直接在锌负极中混入铟或氧化铟粉末，氧化铟会在充电时被还原成铟，或者使用含铟的锌合金作为活性物质。然而直接混合铟粉末无疑无法保证其在锌负极中的均匀分布，而由于在充放电过程中负极中的锌会经历锌-锌酸根离子-氧化锌或氢氧化锌的转变，锌铟合金不可能稳定存在，因此，这些方法无法保证铟在电极中的分布，更无法保证其对碳颗粒表面析氢反应的有效抑制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，公布了一种纳米氧化铟/碳复合材料及其制备方法。具体采用的技术方案如下：

本发明一种纳米氧化铟/碳复合材料，所述复合材料中纳米氧化铟的大小为4-950nm；所述纳米氧化铟/碳复合材料中纳米氧化铟颗粒所占比重为0.01-98wt％，且纳米级氧化铟均匀分布在碳材料的一次颗粒表面以及二次颗粒缝隙中。

本发明一种纳米氧化铟/碳复合材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

将碳材料加入溶液A中，在20-70℃温度内以15-40KHz的频率超声10-50分钟，再以200-800转每分钟的转速搅拌10-50分钟后，使含铟络合剂吸附在碳的表面以及内部，固液分离，干燥固体，得到备用料；所述溶液A中溶解有铟源和络合剂；所述溶液A中，铟源的浓度为0.2-220g/L优选为1-100g/L、进一步优选为1-50g/L，更进一步优选为5-25g/L，络合剂的浓度为0.3-400g/L、优选为2-250g/L、进一步优选为3.5-120g/L；

步骤二

在保护气氛下，对步骤一所得备用料进行加热处理至150-1100℃、优选为250-500℃、进一步优选为300-450℃；保温；得到纳米氧化铟/碳复合材料。