[发明专利]氧化铝包覆型颗粒及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及一种氧化铝包覆型颗粒及其制备方法与应用。

背景技术

氧化物包覆是指在物质（通常称为基底）表面覆盖上一层氧化物的前体或者氧化物，它可以调节基底的一些性质，同时也能起到保护基底的作用。作为一种常见的氧化物，氧化铝价格便宜，性质优良，使得氧化铝包覆在很多领域有着广泛的应用前景。在锂离子电池方面，大量研究与实践表明，对电极材料特别是正极材料进行表面纳米层氧化铝包覆，对于降低腐蚀及相关副反应的速度、延长材料的寿命具有显著的作用；在催化方面，对催化剂和/或载体进行包覆，虽然催化剂的活性可能会有所下降，但氧化铝包覆层可以有效的防止催化剂的团聚和流失，提高催化剂的高温稳定性和循环性；在表面增强拉曼方面，在贵金属纳米颗粒表面包覆一层厚度均一可控、没有针孔的氧化铝包覆层，可以有效的消除贵金属和待测分子之间作用的杂峰，使之可以在很多复杂的环境中得到待测物质的增强拉曼信号。由此可见，氧化铝包覆方法，具有非常重要的科研价值和不可低估的应用潜力。

尽管氧化铝包覆具有成本低、效果好、应用广泛、利于工业化等优点，而且对氧化铝的包覆方法进行了很多的探索工作，但目前还不能够通过化学方法实现氧化铝的可控包覆。因此开发方法简单易行、厚度均一可控的氧化铝包覆方法有着重要的理论和现实意义。作为现今氧化铝可控包覆的唯一方法，原子层沉积是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的物理方法。Se-Hee Lee等人（Journal of The Electrochemical Society,157(1)A75-A81(2010)）首次将原子层沉积用于锂离子电池领域。他们通过四甲基铝和水为前驱体，在钴酸锂表面通过四甲基铝和水一层一层的反应，每层厚度大约为实现氧化铝在钴酸锂表面的可控包覆，氧化铝的包覆层有效地抑制了钴的溶出、减小了电极和电解液之间的副反应，提高了钴酸锂循环稳定性。虽然原子层沉积能实现氧化铝的可控包覆，但是其仪器昂贵、成本高、不利于工业化等缺点限制了它的应用。而用于氧化铝包覆最常见的化学方法有共沉淀法和溶胶凝胶法。CN03140530.4公开了一种在TiO₂颗粒表面氧化铝包覆的方法，其中，通过溶胶凝胶法制备了TiO₂颗粒，再将TiO₂颗粒分散到六偏磷酸钠溶液中，再加入到铝酸钠的氢氧化钠溶液中，熟化得到氧化铝包覆的TiO₂。但其过程中需要多次调节pH值，过程繁琐，不利于实现工业化。CN201110328000.0公开了一种在钛酸锂上包覆氧化铝的方法，在搅拌的条件下向钛酸锂的悬浮液中加入一定比例的铝盐溶液，同时加入适量氨水调解pH值得到氧化铝包覆的钛酸锂。该方法虽然简单，包覆的完整性、连续性、均一性、可控性不能得到保证。CN201310020961.4公开了一种氧化铝包覆锂镍钴锰氧正极材料的方法，将镍钴锰氢氧化物前驱体、水溶性铝盐和均散剂按一定比例分散在水中，烧结得到氧化铝包覆的前驱体粉末，再将其与锂盐混合烧结得到氧化铝包覆的锂镍钴锰氧正极材料。虽然该方法所用的铝盐为无机铝盐，价格便宜，过程也比较简单，但是其包覆的均一性、普适性方面还有待提高。因此，选择价格便宜的原料、合适简单可控的方法实现氧化铝的可控、连续、完整包覆在很多领域具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化铝包覆型颗粒及其制备方法与应用。

本发明提供的具有核壳结构的氧化铝包覆型颗粒，由核和包覆所述核的壳组成；

其中，构成所述核的材料选自金属、氧化物、金属氢氧化物、金属无机盐、非金属、碳化物、氮化物、锂酸盐、半导体和有机物中的至少一种；

构成所述壳的材料为Al₂O₃。

上述颗粒中，构成所述核的材料中，所述金属选自金、银、铂、铑、钯、钌、铁、锰、钴、镍、钛、锂、钠、镁、铝和锡中的至少一种；