[发明专利]一种氧化亚锡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属氧化物材料技术领域，具体涉及一种氧化亚锡材料及其制备方法。

背景技术

氧化亚锡(SnO)，又称一氧化锡。氧化亚锡是一种重要的金属氧化物，其直接光学带隙为2.5-3.4eV，是一种天然的p型半导体，因其大的空穴迁移率而备受关注。近年来，氧化亚锡因其高的理论比容量(875mAh/g)，在锂离子电池领域得到了广泛的应用，同时，氧化亚锡还可应用于气敏材料、催化剂材料和制备二氧化锡的前驱体等方面。然而，由于氧化亚锡是亚稳材料，不能在自然界直接获得，所以，有关不同形貌和尺寸的氧化亚锡制备方法的研究具有重要的意义。在已有的文献报道中，科研工作者通过固相法、液相化学法和水热法等方法已经制备出包括花状、磁盘状、网状、板片状等多种形貌的氧化亚锡。例如：Zhong L.Wang等人以SnO或SnO₂为原料在1000℃以上通过热蒸发方法制备了盘碟状SnO(J.AM.CHEM.SOC.2002,124,8673-8680)；P.H.Suman等人采用碳还原的方法在1135℃惰性气氛中合成出了SnO纳米带和微盘结构(Sensors and Actuators B 2015，208，122-127)；Minghua Qiao等人利用超声辅助的液相化学法制备了方形或圆形的单晶氧化亚锡(Chem.Commun.,2005,507-509)；Zheng Jiao等人以SnCl₂·2H₂O和HMT为原料，采用水热法制备了超薄SnO纳米片(Materials Letters,2014,120,200-203)。然而，上述氧化亚锡材料的制备方法存在一定不足：固相法需要高温、真空或惰性气氛，合成条件要求较高；液相化学法通常需要超声辅助过程；水热法时间长，得到的氧化亚锡易被氧化为高价态。

发明内容

针对现有制备技术的缺陷和不足，本发明提供了一种氧化亚锡材料的制备方法。该方法工艺简单、所需温度低、制备周期短、可重复性好，可有效调节所制备的氧化亚锡纳米晶的尺寸，是一种获得氧化亚锡材料的有效方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种氧化亚锡材料，由氧化亚锡单体组成，所述的氧化亚锡单体呈球体，所述的球体表面上具有空腔结构；

所述的氧化亚锡单体的直径为0.9～2.4μm，所述的单体中的圆形空腔的直径为0.5～1.1μm。

氧化亚锡材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：在150～180℃下将溶于甲苯的双三甲基硅基氨基锂加入无水氯化亚锡与油胺混合形成的混合物中，形成锡-油烯基氨基复合物；

步骤二：将步骤一获得的复合物在150～180℃下保温5～60min，然后降至室温，离心，洗涤，得到碗状结构的氧化亚锡材料。

进一步的，所述的步骤一中的油胺中的Sn²⁺的浓度为18～20mmol/L。

进一步的，所述的溶于甲苯的双三甲基硅基氨基锂的浓度为0.45～0.9mol/L。

进一步的，所述的步骤二的加入方式为热注射。

进一步的，所述的洗涤方法为：将反应产物均匀地转移至离心管中，加入甲苯，超声分散，再离心分离，去掉上层清液，按照同样的操作，依次用四氯乙烯、正己烷进行洗涤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明制备的直径为0.9～2.4μm，腔径为0.5～1.1μm的碗状结构氧化亚锡材料，均一性好，可用作锂离子电池负极材料。

(2)本发明的制备过程中无需任何模板或催化剂，工艺简单、所需温度低、制备周期短、可重复性好，

(3)本发明可以通过改变保温时间来有效调节所制备的氧化亚锡材料的尺寸。

(4)本发明制备的碗状结构氧化亚锡的空腔结构很好的缓冲了在Li-Sn合金和脱合金反应过程中的体积变化，并且保持结构稳定，有效提高锂离子电池的循环性能。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的产物的XRD图谱。

图2为本发明实施例2所制备的产物的XRD图谱。

图3为本发明实施例3所制备的产物的XRD图谱。

图4为本发明实施例4所制备的产物的XRD图谱。

图5为本发明实施例1所制备的产物的SEM照片。

图6为本发明实施例2所制备的产物的SEM照片。

图7为本发明实施例3所制备的产物的SEM照片。

图8为本发明对比例1所制备的产物的SEM照片。