[发明专利]一种纳米三氧化二锑的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米三氧化二锑的制备方法，是将三氯化锑溶解于醇溶剂中，用碱溶液调pH至8~9，搅拌均匀后移入反应釜反应中，于60~150℃反应6~12h；反应完毕后将体系冷却至室温，抽滤，洗涤，干燥，得到微米三氧化二锑；将微米三氧化二锑溶于乙二醇，并加蒸馏水，抽滤，干燥，即得纳米三氧化二锑。SEM显示，产物Sb₂O₃颗粒粒径为200~500nm左右，是纳米级的Sb₂O₃；且纳米颗粒之间无团聚现象，分散均匀。本发明以三氯化锑为原料，通过溶剂热法直接获得高纯度纳米三氧化二锑，其制备工艺简单，成本低、效率高，有利于大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种纳米三氧化二锑的制备及其应用。具体涉及一种用三氯化锑为原料经水热法制备纳米三氧化二锑的方法醇溶解析出法和作为锂离子电池电极材料应用，其属于纳米材料制备及应用领域。

背景技术

三氧化二锑与四氧化锑、五氧化锑是目前具有工业用途的三种锑与氧形成的化合物，锑与氧可形成一系列氧化物，其中有Sb₂O₃、Sb₂O₄、Sb₂O₅、Sb₆O₁₃、Sb₂O及气态的SbO，但只有前三种在工业生产上具有意义，其他氧化物多为锑的不同生产过程中的过渡产物。

三氧化二锑（Sb₂O₃，Mr291.50）是双型的物质，有立方晶型和单斜晶型两种。晶型不同，密度和折射率略有差异。立方晶型的密度和折射率分别为5.2和2.087，而单斜晶型则分别为5.67和2.180。平常由SbC_l3水解生成的Sb₂O₃是斜方结晶体，在惰性气体或真空中灼烧至红热，升华而得到正方形结晶。三氧化二锑是白色粉末，密度为5.67g/cm3，加热时变黄色，冷却后又变为白色。在656℃时熔成淡黄色或灰色液体，冷却后又变成白色石棉状带丝光的物质。三氧化二锑微溶于水、乙醇和稀酸，易溶于浓盐酸、草酸和酒石酸溶液，也溶于发烟硝酸和发烟硫酸；溶于碱中形成锑酸盐。三氧化二锑的毒性不大，但对鼻、眼、喉及呼吸道等器官有刺激性作用，接触皮肤可诱发皮炎。三氧化二锑主要有干法和湿法两种制备方法。干法是将硫锑矿锻烧生成的粗三氧化二锑在焦炭存在下，用纯碱作助熔剂还原为金属锑，再经空气氧化制得纯三氧化二锑。湿法是将硫锑矿用盐酸浸出生成三氯化锑，再用苛性钠水解而得。

三氧化二锑作为阻燃剂广泛用于塑料、橡胶、纺织、化纤、颜料、油漆、电子等行业，也用作化工行业的催化剂和生产原料。随着对三氧化二锑的研究发现，其可以作为锂离子电池（LIB）电极材料。研究发现，Sb₂O₃被作为高性能锂离子电池负极可以获得1109mAh g^-1高理论容量，这几乎是石墨（372 mA h g^-1）的3倍。但是在循环过程中，三氧化二锑颗粒结构很容易粉碎造成差的循环性能，对于这一问题的解决的办法是将三氧化二锑改造成纳米级，这将减缓颗粒之间的团聚，有利于长循环。

CN201710013860.2公开了一种三氧化二锑超细粉的制备方法，是先将含锑矿、无烟煤、石灰石在搅拌机中混合均匀，得混合料；再将混合料在1000~1180℃下冶炼，并先后经氧化室、沉降室、表冷管进入布袋收尘器，得氧化锑粉末；然后将氧化锑粉末以等离子体发生器为热源，经气化氧化-冷凝法，在3600~7500℃的高温等离子体射流下，使氧化锑粉末全部气化，得气相氧化锑；最后以惰性气体骤冷，使气体温度迅速下降，气相氧 化锑先后经成核、晶体长大、与杂质分离的过程，得三氧化二锑超细粉，其中，三氧化二锑超细粉的粒度小于0.25μm。虽然该法能制备出三氧化二锑超细粉，但是其实施条件较高，工艺复杂，成本高，不利于大规模推行使用。

发明内容