[发明专利]碳纳米管负载纳米Ti4

说明书

本发明提供了一种碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料，该纳米Ti₄O₇负载在碳纳米管表面，碳纳米管的直径为30‑50nm，长度为10‑30μm，纳米Ti₄O₇的粒径为20‑50nm。本发明还提供了该碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料的制备方法，先采用溶胶‑凝胶溶剂热法将碳纳米管引入前驱体中，制备得到碳纳米管/二氧化钛复合材料，再采用高温碳热还原法将负载在碳纳米管表面的二氧化钛还原成Ti₄O₇，制备得到碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料。本发明的碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料应用广泛，用作锂硫电池中活性物质的载体、燃料电池中的载Pt催化剂以及光催化降解剂。

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

Ti₄O₇是Magnéli相氧化钛的一种，可认为是由三个TiO₂正八面体和一个TiO正八面体组成，由于其具有导电性好、电化学性能优异、耐化学腐蚀、环境友好等特点，已在锂电池、惰性电极、光催化降解等领域有广泛应用。例如Ti₄O₇可作为锂硫电池活性物质硫的载体，利用其金属位点和氧缺陷能够很好地吸附多硫化物，抑制穿梭效应，提高电池的电化学性能。

Ti₄O₇常通过高温烧结法制备，将二氧化钛还原成Ti₄O₇，还原剂主要有氢气和碳材料等；但是传统的高温烧结易导致颗粒烧结生长严重，得到的Ti₄O₇颗粒粒径较大，影响材料的光学、电磁学以及电化学性能；并且，在高温烧结过程中，使用氢气作为还原剂，存在易燃易爆炸的安全风险。

因此，研究开发一种可有效控制产品粒径、提升产品质量稳定性的Ti₄O₇复合材料的制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料及其制备方法与应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料，所述纳米Ti₄O₇负载在碳纳米管表面，碳纳米管的直径为30-50nm，长度为10-30μm，纳米Ti₄O₇的粒径为20-50nm。

上述的碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料，优选的，所述纳米Ti₄O₇原位生成于碳纳米管表面，所述碳纳米管和所述纳米Ti₄O₇的质量比为1：4-4：1。将碳纳米管和纳米Ti₄O₇的质量比控制在本发明的范围内，有利于实现纳米Ti₄O₇在碳纳米管表面的均匀分布，在高温碳热还原过程中，碳纳米管的存在可有效抑制Ti₄O₇晶粒的长大。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种如上述的碳纳米管负载纳米Ti₄O₇复合材料的制备方法，包括以下步骤：