[发明专利]一种四氧化三钴修饰二氧化钛纳米带电池负极材料及制备和应用

摘要

本发明公开了一种四氧化三钴修饰二氧化钛纳米带电池负极材料及制备和应用，包括TiO₂纳米带基底材料的制备，晶种的负载和Co₃O₄修饰TiO₂纳米带复合材料的制备得到Co₃O₄修饰TiO₂纳米带电池负极材料。本发明将晶种生长法与水热法相结合，将二氧化钛的稳定性和四氧化三钴的高理论容量相结合，制备得到Co₃O₄修饰TiO₂纳米带复合材料，该复合材料可广泛应用于气体传感、光催化、电池等领域。

主权项

1.一种四氧化三钴修饰二氧化钛纳米带电池负极材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：(1) TiO2纳米带基底材料的制备：将锐钛矿型二氧化钛与NaOH溶液混合，其中摩尔比TiO2:NaOH=1:300，磁力搅拌40 min至溶液澄清，然后转移到有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在180℃下反应24 h；之后将得到的反应物用0.15 mol/L的稀盐酸反复清洗，并静置12 h后，洗涤干燥，然后置于马弗炉中450℃下煅烧2 h，即得到二氧化钛纳米带粉末；(2) 晶种的负载：配制浓度为0.001‑0.01 mol/L的六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O的乙醇溶液或四水合乙酸钴Co(CH3COO)2·4H2O的乙醇溶液作为钴氧化物的晶种液；将该晶种溶液逐滴加入TiO2纳米带材料并充分搅拌研磨，使其混合均匀后干燥，并重复多次，摩尔比Co(NO3)2·6H2O: TiO2或Co(CH3COO)2·4H2O: TiO2 =1:30~70，使钴氧化物晶种负载于二氧化钛基底材料上；(3) Co3O4修饰TiO2纳米带复合材料的制备：将六水合硝酸钴Co(NO3)2·6H2O、氟化铵NH4F、尿素CO(NH2)2及水H2O四者混合，其摩尔比Co(NO3)2·6H2O: NH4F: CO(NH2)2: H2O=1:1.5~5:3~8:1500~3000，搅拌均匀，得到澄清前驱液A；将步骤（2）得到的已负载钴氧化物晶种的二氧化钛基底材料置于聚四氟乙烯水热釜中，加入前驱液A，充分搅拌，并于100~150℃在烘箱中水热反应2~8小时；待反应釜冷却至室温后，离心得到沉淀物，再分别用去离子水和无水乙醇洗涤多次，干燥即得到Co3O4修饰TiO2纳米带电池负极材料；采用氟化铵NH4F来调节反应溶液的碱度。