[发明专利]一种氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管及其制备方法和用途，步骤如下：(1)配制纺丝溶液；(2)采用静电纺丝法制备前驱纳米纤维；(3)通过高温煅烧，对步骤(2)的前驱纳米纤维进行处理以得到二氧化锡纳米管；(4)配制一定浓度的镍盐和钴盐的混合溶液；(5)将步骤(3)的二氧化锡纳米管加入步骤(4)的混合溶液中，并加入pH助剂，在一定温度条件下进行溶液共沉积反应，得到氧化钴镍前驱物‑二氧化锡复合纳米管；(6)通过一定气氛下的程序控温退火处理，将步骤(5)的氧化钴镍前驱物‑二氧化锡复合纳米管转化为氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管。本发明制备过程简单，易于操作，所用的聚合物及试剂均成本低廉、环境友好。

技术领域

本发明属于功能化中空纳米材料领域，具体为一种氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管及其制备方法和用途。

背景技术

最近，一类新型的储能材料——混合过渡金属氧化物(Mixed transition-metaloxides，MTMO)因为他们在能源存储与转换应用中表现出的超凡潜力，如优异的电化学活性、低成本、环境友好等优点，而成为全世界研究者关注的焦点。一般来说，MTMO的通式可以表示为A_xB_3-xO₄(A,B＝Co,Ni,Zn,Mn,Fe,etc.)，它可以是化学计量比组分或非化学计量比组分。同时，多价态的MTMO具有丰富的化学组成，能够为高效的氧还原反应(ORR)过程提供可逆氧吸附/脱附的化学位点。在众多MTMO材料中，尖晶石NiCo₂O₄因为它良好的导电性和丰富的氧化还原价态而具有相对其单金属氧化物更高的赝电容性能和ORR催化活性。尽管MTMO具有诸多优势，其低电导率、低比表面积和充放电过程中较大的体积膨胀等缺点都限制了它的电容性能和ORR催化活性。

为了解决以上问题，一个有效途径便是采用各种手段构筑多相或多级的核壳结构、多孔结构，通过各组分间的协同增强作用和大比表面积来加快离子传递和电子传输，同时提供大量的可用化学活性位点，这对于提高电容性能和ORR催化性能都有着重大意义。故本发明以电纺结合高温煅烧制备的二氧化锡中空纳米管为构筑基板，利用溶液共沉积法在其表面上载氧化钴镍纳米片，通过二氧化锡纳米管的内外表面来实现活性纳米材料的均匀分散，从而制备具有多级纳米结构的氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管及其制备方法。

本发明利用静电纺丝技术结合高温煅烧制备的二氧化锡中空纳米管为构筑基板，通过简单的溶液共沉积法，制备得到新型的氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管，所述氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管是由氧化钴镍、二氧化锡复合而成的，所述二氧化锡为中空的纳米管结构，直径为400～500nm，壁厚30～50nm，管壁为粗糙多孔结构；所述二氧化锡纳米管表面生长有氧化钴镍薄片。

一种氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管的制备方法，步骤如下：

(1)在高速搅拌和油浴条件下，配制聚合物溶液，接着将二氧化锡前驱物加入聚合物溶液中，继续油浴搅拌以配制纺丝溶液；

(2)采用静电纺丝法制备前驱纳米纤维；

(3)通过高温煅烧，对步骤(2)的前驱纳米纤维进行处理以得到二氧化锡纳米管；

(4)配制一定浓度的镍盐和钴盐的混合溶液；

(5)将步骤(3)的二氧化锡纳米管加入步骤(4)的混合溶液中，并加入pH助剂，在一定温度条件下进行溶液共沉积反应，得到氧化钴镍前驱物-二氧化锡复合纳米管；

(6)通过一定气氛下的程序控温退火处理，将步骤(5)的氧化钴镍前驱物-二氧化锡复合纳米管转化为氧化钴镍/二氧化锡复合纳米管。