[发明专利]一种一维纳米线状钛酸钠及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种一维纳米线状钛酸钠及其制备方法和应用。所述一维纳米线状钛酸钠的制备方法包括如下步骤：S1、制备含有钛的过氧络合物分散液；S2、往所述含有钛的过氧络合物分散液中缓慢加入钠化合物形成溶液；S3、常温常压条件下，往所述溶液中添加醇获得一维纳米线状前驱物沉淀；S4、将所述一维纳米线状前驱物沉淀分离干燥后，经低温加热反应获得一维纳米线状钛酸钠产物。该方法工艺简单，工艺参数易控制，易于大规模工业化。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体的说，本发明涉及一种一维纳米线状钛酸钠及其制备方法和应用。

背景技术

钛酸钠已经被广泛应用在钠离子电池、锂离子电池、钾离子电池、等领域，是材料领域研究的热点。钛酸钠材料的应用性能与其形貌结构密切相关。例如，相比于纳米颗粒而言，一维纳米线状纳米材料可以减少颗粒间的晶界，有利于载流子在长轴方向上的输运，应用于电池电极材料时，长轴有利于电子的有效迁移，短轴有利于钠、锂或钾离子的快速嵌入与嵌出过程。因此，相比于纳米颗粒而言，制备合成具有一维纳米线状结构的钛酸钠将有大大提高钛酸钠材料的应用效果。

现有合成一维纳米线状结构钛酸钠的方法主要为水热反应，该方法通常采用纳米尺度的二氧化钛为前驱物，在10摩尔每升的氢氧化钠条件下，经大于180℃的水热反应获得。该制备方法的水热过程涉及到高温高压，危险性大；同时，该反应体系为10摩尔每升的氢氧化钠，在大于180℃的高水热温度和大于10个大气压的高水热压力下，具有很强的腐蚀性。该反应体系对水热反应设备的要求非常苛刻，很难寻找到合适的反应设备，合成成本昂贵。此外，该制备方法使用到的腐蚀性碱浓度很高，造成后续的钛酸钠产品分离提纯困难，也给环境带来严重的污染。因此，一维纳米线状结构钛酸钠的水热制备方法不论在合成设备还是合成过程及后续处理等方面仍面临诸多难题，无法实现规模化生产。

因此，开发工艺流程简单，无需高温或高压的合成条件，便于规模化生产一维纳米线状结构钛酸钠的制备方法，仍具有重大的挑战。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种一维纳米线状钛酸钠的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述的制备方法制备得到的一维纳米线状钛酸钠。

本发明的另一目的在于提供以所述的一维纳米线状钛酸钠为原料制备得到的离子电池的电极材料。

本发明的另一目的在于提供所述的一维纳米线状钛酸钠为原料制备钛酸的方法。

本发明的另一目的在于提供所述的方法制备得到的钛酸。

本发明的另一目的在于提供所述的钛酸的应用。

本发明的另一目的在于提供一种制备二氧化钛的方法。

本发明的另一目的在于提供所述的方法制备得到的二氧化钛。

本发明的再一目的在于提供所述的二氧化钛的应用。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种一维纳米线状钛酸钠的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：

S1、制备含有钛的过氧络合物分散液；

S2、往所述含有钛的过氧络合物分散液中缓慢加入钠化合物形成溶液；

S3、常温常压条件下，往所述溶液中添加醇获得一维纳米线状前驱物沉淀；

S4、将所述一维纳米线状前驱物沉淀分离干燥后，经低温加热反应获得一维纳米线状钛酸钠产物。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤S1中所述含有钛的过氧络合物分散液中钛过氧络合物浓度为0.01摩尔每升至1摩尔每升。

根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤S1中所述含有钛的过氧络合物分散液中钛过氧络合物浓度为0.05摩尔每升至0.5摩尔每升。