[发明专利]氟化物量子点的制备方法

说明书

本发明提供一种氟化物量子点的制备方法。氟化物量子点的制备方法，包括：将氧化物量子点、氟源、第一表面活性剂混合，加热进行第一反应得到所述氟化物量子点；所述氧化物量子点的制备方法包括：将原料混合，加热进行第二反应得到中间产物，然后将所述中间产物与第一有机溶剂混合，加热进行第三反应得到所述氧化物量子点；所述原料包括过渡金属的氯化物、第二表面活性剂、水和第二有机溶剂。本申请提供的氟化物量子点分散性好，且具有极短的锂离子扩散路径和表面活性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种氟化物量子点的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其容量高，平台电压高，无记忆效应等特点，现已被广泛运用在工业的各个领域。其中，锂离子电池的正极材料主要分为两类，一类是嵌入型正极材料，如钴酸锂，三元材料等，其良好的层状结构赋予了此类材料优异的锂离子电导率以及优异的循环稳定性；另一类是转换型材料，如FeF₃，CuF₂等氟化物，因其具有多电子反应活性，从而展示出较高的容量。因为氟原子具有较高的电负性，从而使得氟化物转换型材料中的阴离子F^-具有较高的键强，电子的去局域化能力弱，因此此类材料一般为绝缘体，具有较低的电子电导率，最终在宏观上表现为材料的充放电电压迟滞，即充放电平台存在较大的电压差。减少其粒径尺寸，缩短其锂离子扩散路径，可以在较大程度上缓解电导率差的劣势。

然而，现有的手段仅能制备一些纳米级别的氟化物颗粒，如纳米棒，纳米线等一维或二维材料，而并未有氟化物零维量子点的报道。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟化物量子点的制备方法，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种氟化物量子点的制备方法，包括：

将氧化物量子点、氟源、第一表面活性剂混合，加热进行第一反应得到所述氟化物量子点；

所述氧化物量子点的制备方法包括：将原料混合，加热进行第二反应得到中间产物，然后将所述中间产物与第一有机溶剂混合，加热进行第三反应得到所述氧化物量子点；

所述原料包括过渡金属的氯化物、第二表面活性剂、水和第二有机溶剂。

氟化物因具有较强的键合能力，一般很难直接制备得到量子点。本申请通过先制备氧化物量子点模板，然后采用氟源来进行刻蚀、替换，可以在原有氧化物量子点的基础上获得量子点尺寸的氟化物。

氧化物量子点氧的来源主要来自于空气中的氧气，此外，含氧的第二表面活性剂也会提供一部分氧。

此处所指量子点是指零维量子点，即材料的尺寸半径不管在任何维度都小于其波尔半径（电子活动所能达到的最大半径），其具有非常明显的量子尺寸限域效应和表面效应。虽然纳米材料也具有此类效应，但是量子点所体现出来的能级分化，表面活性缺陷以及缩短的锂离子扩散路径是完全不同的。

所述过渡金属的氯化物的通式为MCl_x，其中x为正整数且2≤x≤6；所述氧化物量子点的化学通式为MO_y，其中y可为非整数也可以是正整数，且1≤y≤3；所述氟化物量子点的通式为MF_z，其中z为正整数，且2≤z≤6。

优选地，所述氟源包括氢氟酸、氟化铵、四丁基氟化铵中的一种或多种；

优选地，所述过渡金属包括Fe、Cu、Zn、Sn、Ti、Zr、Nb、Co、Ni、Mn、Bi中的一种或多种。

对于氟源的选择，主要考虑在反应体系中能够呈现弱酸性和强氧化性；而对金属的选择，主要考虑是否能得到氟化物量子点；经过研究，非过渡金属，不容易得到相应的氟化物量子点。