[发明专利]一种多孔网状Zn2

说明书

本发明公开了一种多孔网状Zn₂Ti₃O₈/TiO₂纳米复合片状粒子及其制备方法和应用，属于材料制备领域。以H_1.07Ti_1.73O₄作为前驱体，经过H₂O₂处理得到过氧化层状钛酸，再将过氧化层状钛酸在Zn(CH₃CH₂O)₂·2H₂O溶液中搅拌不同时间，得到层状Zn²⁺离子交换产物，再经热处理制得多孔网状Zn₂Ti₃O₈/TiO₂纳米复合片状粒子。本发明技术制备的多孔网状Zn₂Ti₃O₈/TiO₂纳米复合片状粒子的粒径小、具有大的比表面积，良好的倍率性能以及循环性能，并且其制备工艺简单，周期短，离子交换较为高效和彻底，能将金属盐中的离子更多地交换到层间，能耗低，重复性高，利于工业化生产和使用。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种多孔网状Zn₂Ti₃O₈/TiO₂纳米复合片状粒子及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由于其具有比容量高、循环稳定性好等优点已经广泛地应用于移动设备、电动汽车等领域。锂离子电池的电化学性能主要取决于其电极材料，包括正极和负极。近年来，研究者们做了许多努力来改善电池材料以便它们能应用于电动车辆。常规的锂离子电池因为石墨储量丰富而以石墨作为负极材料。然而，石墨在高充放电倍率下性能较差且存在由于低的锂离子插层电势而引起锂枝晶的形成所导致的安全问题。

解决上述问题的方法之一就是寻找兼具高倍率性能和安全性能的碳基材料替代。钛基材料，例如TiO₂和Li₄Ti₅O₁₂，具有良好的循环稳定性和安全性。但是其容量较低。Zn₂Ti₃O₈具有最高的含钛量，作为锂离子电池具有应用潜力。目前，Zn₂Ti₃O₈的合成方法主要包括熔盐法，溶胶凝胶法，离子交换法等。Liao W[Electrochimica Acta,2016,216:94-101]等通过模板法制备出了具有空心球形貌的Zn₂Ti₃O₈，对其进行电化学测试，结果表明Zn₂Ti₃O₈具有良好的电化学性能，然而其比容量依然较低。现有技术中还未见将TiO₂和Zn₂Ti₃O₈结合的复合材料的相关报道。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多孔网状Zn₂Ti₃O₈/TiO₂纳米复合片状粒子及其制备方法和应用，该方法反应条件温和，周期短，操作简单，重复性高；由该方法制备的多孔网状Zn₂Ti₃O₈/TiO₂纳米复合片状粒子的粒径小，具有大的比表面积，电池比容量高，离子交换较为高效和彻底，能将金属盐中的离子更多地交换到层间。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于公开一种多孔网状Zn₂Ti₃O₈/TiO₂纳米复合片状粒子的制备方法，包括以下步骤：