[发明专利]一种Ni0.9Zn0.1O的制备方法和制得的Ni0.9Zn0.1O及其应用

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，涉及一种单相的镍锌复合氧化物的制备，具体涉及一种Ni_0.9Zn_0.1O的制备方法和制得的Ni_0.9Zn_0.1O及其应用。

背景技术

过渡金属氧化物(包括单一金属氧化物、掺杂金属氧化物、复合金属氧化物等)因作为一类新型的锂离子电池负极材料而被广泛研究。其中，单一的钴金属氧化物因具有较高的理论比容量、稳定的化学性质等特点，常被用作复合双金属氧化物的基体材料，这些常见的复合双金属氧化物有ZnCo₂O₄、MnCo₂O₄、FeCo₂O₄和NiCo₂O₄等。但是钴金属的价格较高，这给其应用带来了一定的限制，而通过采用相对廉价且性质相近的镍元素来代替钴，成为了一种有效的途径。

现有技术中对于含镍、锌两种金属元素氧化物的制备多集中在掺杂金属氧化物领域，即合成锌掺杂的氧化镍或者镍掺杂的氧化锌，由于掺杂元素的含量较低，没有改变原有物质的物相结构，即仍为氧化镍或氧化锌的晶型，但这不是严格意义上的镍锌复合双金属氧化物，更没有得到不同于氧化镍或氧化锌的单一物相结构。若采用现有掺杂金属氧化物的合成方法进一步加大另一种元素的含量范围，则容易形成新的物相，变成两种氧化物的物理性混合，得到非单相的双金属氧化物，该混合材料微观结构的均一性、原子排列的一致性等均要劣于单相的纯物质，故其改性效果存在局限性。

镍的氧化价态有且仅有“+2”，不能像钴金属那样可形成更高的+3价态，这是镍很难与其他活波二价金属如锌、铁等形成单相的双金属氧化物的主要原因，因此，亟需开发出一种有效的制备方法使得合成出的镍锌复合氧化物具备单相结构，并对其性能进行研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种Ni_0.9Zn_0.1O的制备方法及该方法制得的Ni_0.9Zn_0.1O及其应用。通过先合成出有机金属复合前驱体，然后对其煅烧得到了单相的镍锌复合氧化物Ni_0.9Zn_0.1O，并首次研究了其电化学性能。本发明制备方法得到的Ni_0.9Zn_0.1O具有不规则的三维网状微观结构，有利于锂离子的嵌入和脱出，使得其作为负极材料时的倍率性能与循环性能优异，实现了复合改性的目的。本发明的制备方法简单、条件温和、成本低、易于实现工业化。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种Ni_0.9Zn_0.1O的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锌盐、镍盐和分散剂加入到二元醇和去离子水的混合溶剂中进行混合，得到混合溶液，所述锌盐和所述镍盐的阴离子相同；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至水热反应釜中进行水热反应，反应完后得到的产物经洗涤、干燥后，得到有机金属复合前驱体；

(3)将步骤(2)得到的有机金属复合前驱体进行煅烧，得到的粉体材料即为所述的Ni_0.9Zn_0.1O。

上述制备方法中，优选的，所述步骤(1)中，锌盐和镍盐中锌和镍加入量的摩尔比为1:9，所述镍盐选自乙酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种，所述锌盐选自乙酸锌、硫酸锌和氯化锌中的一种，两种金属盐对应的阴离子必须保持一致，后续煅烧时才能形成具有单相结构的物质，若阴离子不一致，一定程度上可能影响阳离子与二元醇的反应，使得镍、锌在前驱体中的分布不均匀，后续煅烧时易形成杂相；混合溶液中镍盐和锌盐的总摩尔浓度为0.05mol/L～0.15mol/L，该浓度若过高，则局部可能反应不完全，影响后续煅烧工艺；浓度若过低，则镍锌复合氧化物的产率太低。