[发明专利]一种水热法制备Cu3

说明书

一种水热法制备Cu₃P/CuP₂纳米复合物的方法，配置铜源溶液并向其中加入吡咯形成溶液A；将湿磨后的红磷加入溶液A中得悬浮液；将悬浮液置于水热反应釜中，在转速为10r/min的均相反应器中进行水热反应，反应结束后将产物用无水乙醇洗涤；然后将产物置于培养皿中，并用保鲜膜封口并扎孔，于真空干燥箱中室温干燥后得到Cu₃P/CuP₂纳米复合物。本发明工艺简单、容易控制和操作，无需复杂设备，安全性和稳定性好，过程绿色环保，易实现工业化规模生产。

技术领域

本发明涉及纳米材料及电化学领域，具体涉及一种水热法制备Cu₃P/CuP₂纳米复合物的方法。

背景技术

过渡金属磷化物在磁学、光学以及能源存储等领域有着广泛的应用。通过P-P直接成键形成多磷化阴离子，过渡金属磷化物存在富金属及富磷相等不同磷含量的物相。在众多磷化物中，富磷相磷化铜(CuP₂)是一种潜在的可用于锂/钠离子电池的材料，其理论比容量高达1281mAh g^-1,具有十分诱人的应用前景。而富金属相磷化铜 (Cu₃P)体积比容量高达2778Ah/L，是石墨电极的四倍。也具有极大的应用前景。但和其他以转换反应为机理的电极材料一样，其在储锂/钠的过程中存在巨大的体积变化，而空心结构可以有效缓解电极材料的体积变化效应，提升其循环稳定性。

由于富磷相磷化铜的成核生长所需的热力学条件较高，目前制备CuP₂的方法有化学气相沉积[Kloc C,Lux-Steiner M C,Keil M,et al.Growth and characterization ofCuP₂single crystals[J].Journal of Crystal Growth,1990,106(4):635-642.]。球磨法[Kim S O,ManthiramA.Phosphorus-RichCuP₂Embeddedin Carbon Matrix as a High-Performance Anode for Lithium-Ion Batteries[J].ACS Applied MaterialsInterfaces, 2017,9(19):16221.]和[Matsumoto K ,Kaushik S,Hwang J,et al.HighRate Capability and Cyclability of CuP₂/C Composite Negative Electrode forSodium Secondary Battery Operating at Room to Intermediate Temperatures UsingIonic Liquid[J].ChemElectroChem, 2018.]。但这两种方法都无法对磷化铜的形貌进行调控，且能耗高，容易引入其他杂相物质。还有采用超临界流体液固生长法在高温高压条件下制备磷化铜纳米线[Li G A ,Wang C Y,Chang W C,et al.Phosphorous-Rich CopperPhosphide Nanowires for Field-Effect Transistors and Lithium-Ion Batteries.[J].Acs Nano,1936,10(9):8632.]以及热分解磷化法制备碳包覆CuP₂复合物[Shuangqiang C,Feixiang W,Laifa S,et al. Cross-Linking Hollow CarbonSheetEncapsulated CuP₂Nanocomposites for High Energy Density Sodium IonBatteries[J].ACS Nano,2018,12(7)7018-7027]和电化学沉积法 [Chandrasekar M S,Mitra S.Thin copper phosphide films as conversion anode for lithium-ionbattery applications[J].Electrochimica Acta,2013,92(1):47–54.]制备磷化铜薄膜。