[发明专利]一种铈钛氧簇/聚-3,4-乙烯二氧噻吩复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种铈钛氧簇/聚‑3,4‑乙烯二氧噻吩复合材料，其制备方法为：首先通过水热法制备含铈钛氧簇[Ti₈O₇(HOEt)(OEt)₂₁Ce]晶体；其次将铈钛氧簇[Ti₈O₇(HOEt)(OEt)₂₁Ce]晶体和EDOT溶于二氯甲烷溶液中，加入引发剂对甲苯磺酸搅拌反应48～56h，之后反应液经抽滤，滤饼用去离子水洗涤，置于烘箱中于60～70℃真空干燥20～24h，即得铈钛氧簇/聚‑3,4‑乙烯二氧噻吩复合材料；制备所得的复合材料可应用于锂离子电池负极材料，放电比容量高，循环稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种铈钛氧簇/聚-3,4-乙烯二氧噻吩复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来电化学储能装置以其优异的循环稳定性和良好的耐久性等特性越来越受到人们广泛的关注。其中锂离子电池凭借其重量轻，体积小，便于携带以及高能量，高功率密度，循环寿命长，无记忆效应，环境友好等优点，成为热门的研究对象。

钛氧簇是单分散的纳米分子体系，其基本骨架是由多个钛原子通过氧桥键相互连接构筑的笼状分子团簇，直径在0.5-2.0nm之间。钛氧簇可以看作是一类尺寸更小、表面带有机官能团的氧化钛纳米晶，具有较高的电子传输和离子储存能力，而且其化学组成丰富，空间结构可控，在光、电、磁等功能材料领域展现出广阔的应用前景。

自从具有导电性的聚乙炔发现以来，导电聚合物就引起了科学家的极大兴趣。常见的导电聚合物有聚乙炔(PA)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)及聚-3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)等，由于它们特殊的π-共轭结构和优异的物理化学性能等在很多领域都得到了广泛的研究和应用。其中，PEDOT以其高电导率、良好的薄膜透明性以及环境稳定性等优点吸引了越来越多研究者的关注，并在电致变色、抗静电涂层以及锂离子电池负极材料中显示出广阔的应用前景。

电极材料是锂电池的核心材料，将铈钛氧簇与PEDOT复合成的新型复合材料作为锂电池的负极材料，兼有铈钛氧簇和导电聚合物材料的优势，近而提高锂电池负极的充放电容量和循环稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供合成一种铈钛氧簇/聚-3,4-乙烯二氧噻吩复合材料及其制备方法与应用。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明的目的在于提供一种含铈钛氧簇与PEDOT复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述的复合材料具体按如下方法制备：

(1)利用水热法制备含铈钛氧簇[Ti₈O₇(HOEt)(OEt)₂₁Ce]晶体：在聚四氟乙烯内胆中加入钛酸四乙酯、无水氯化铈以及无水乙醇，再将所述的聚四氟乙烯内胆放入水热反应釜中，在150℃反应72h，反应结束后，将所述的聚四氟乙烯内胆取出反应釜冷却至室温得到反应混合液，所得反应混合液在室温下缓慢挥发溶剂即可得到橘黄色的含铈钛氧簇[Ti₈O₇(HOEt)(OEt)₂₁Ce]晶体；所述的钛酸四乙酯与无水乙醇的体积比为1:2～7；所述无水氯化铈的加入量以钛酸四乙酯的体积计为0.5～2mmol/mL；