[发明专利]一种纳米多孔铟粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米多孔铟粉的制备方法，将三氯化铟水溶液和钴氰化钾水溶液混合，形成In(III)–Co(III)氰基配位聚合物水凝胶；随后，以上述水凝胶体系为前驱体，向其中加入等量或过量的硼氢化钠为还原剂，反应0.1～24小时，将产物洗涤并干燥，得到所述的纳米多孔铟粉。本发明以In(III)–Co(III)氰基配位聚合物水凝胶为前驱体制备纳米多孔铟粉，该纳米多孔铟是由铟纳米棒相互连接而形成的多孔网络。作为锂/钠离子电池负极材料，该纳米多孔铟粉结合了铟的高比容量以及纳米多孔结构的循环稳定性和倍率特性的优势，有望表现出优越的储锂和储钠性能从而满足动力电池的需求。

技术领域

本发明涉及一种锂/钠离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种纳米多孔铟粉的制备方法，所述的纳米多孔铟具有由铟纳米棒相互连接而形成的多孔网络结构。

背景技术

具有合金型储锂/钠机制的主族金属元素如锡(Sn)、锗(Ge)、锑(Sb)和铟(In)作为锂/钠离子电池负极材料具有比容量高和安全性好的优势，有望取代低容量的商业化碳负极材料而满足高能量型动力电池的需求。金属铟负极材料的储锂和储钠反应式分别为：是其中重要的一类。然而，这种合金和去合金化的过程在带来高比容量的同时，也会引起巨大的体积变化，导致电极材料的粉化和比容量的快速衰减。

纳米多孔材料作为锂/钠离子电池负极材料既具有纳米结构的比表面积大和电荷传输长度短的优势，同时还具有多孔结构的大的孔体积和有效的电解液接触等特性。纳米多孔材料在脱嵌锂/钠过程中可以有效的缓冲合金化和去合金化带来的体积变化，同时也有利于电荷的快速传输，能表现出较好的循环稳定性和倍率特性。

因此，纳米多孔铟结合了铟的高比容量以及纳米多孔结构的循环稳定性和倍率特性的优势，作为锂/钠离子电池负极材料有望表现出优越的储锂和储钠性能从而满足动力电池的需求。然而，纳米多孔铟的制备仍然面临很大的挑战，这限制了通过结构设计来获得高性能铟负极材料，因而制约了铟负极材料的商业化应用。因此，寻求制备纳米多孔铟的新方法已成为当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米多孔铟粉的制备方法，该纳米多孔铟具有由铟纳米棒相互连接而形成的多孔网络结构。作为锂/钠离子电池负极材料，该纳米多孔铟粉结合了铟的高比容量以及纳米多孔结构的循环稳定性和倍率特性的优势，表现出优越的储锂和储钠性能从而满足动力电池的需求。

完成上述发明任务的技术方案是：

一种纳米多孔铟粉的制备方法，其特征在于：将三氯化铟水溶液和钴氰化钾水溶液混合，形成In(III)–Co(III)氰基配位聚合物水凝胶；以所述的水凝胶为前驱体，向其中加入等量或过量的硼氢化钠为还原剂，反应0.1～24小时，将产物洗涤并干燥，得到所述的纳米多孔铟粉。

更具体地说，本发明的纳米多孔铟粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)In(III)–Co(III)氰基配位聚合物水凝胶的制备：将三氯化铟水溶液和钴氰化钾水溶液按一定的摩尔比混合，形成In(III)–Co(III)氰基配位聚合物水凝胶；

(2)纳米多孔铟粉的制备：以步骤(1)得到的In(III)–Co(III)氰基配位聚合物水凝胶为前驱体，向其中加入等量或过量的硼氢化钠为还原剂，反应0.1～24小时，将产物洗涤并干燥，得到所述的纳米多孔铟粉。

所述三氯化铟水溶液的浓度为0.01～10摩尔/升，钴氰化钾水溶液的浓度为0.01～10摩尔/升。

所述三氯化铟与钴氰化钾的摩尔比为0.1:1～10:1。

所述方法制得的纳米多孔铟粉具有由铟纳米棒相互连接而形成的多孔网络结构。所述的铟纳米棒直径分布在50纳米～500纳米；多孔网络结构的孔径处在介孔和大孔范围。

相比与现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：