[发明专利]一种锗酸铋二维纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开一种锗酸铋二维纳米片及其制备方法，所述锗酸铋形貌为二维纳米片层结构，片层结构厚度在3~50 nm，片层直径200~500 nm。所述锗酸铋二维纳米片是以三碘化铋、二氧化锗为原料，以乙二醇、水的混合液为溶剂，泡沫镍为衬底，用溶剂热法制备的。所述三碘化铋和二氧化锗的物质的量之比为（0.3~2）：1，三碘化铋和二氧化锗的总加入量为1~4 mmol，乙二醇的用量为5~25 mL，水的用量为5~25 mL。本发明用于锂离子电池负极材料时，在100 mA/g的电流密度下，该材料的首次可逆容量可达1200~1469 mAh/g，经100次循环，容量保持率为50%~65%，不仅较高的充放电容量，而且表现出良好的循环性能。

技术领域

本发明属于无机储能材料技术领域，具体涉及一种锗酸铋二维纳米片及其制备方法。

背景技术

21世纪，随着化石燃料的过度消耗以及自然环境的日益恶化，具有能量密度高，循环寿命长，无记忆效应，环境友好等诸多优势的锂离子电池被人们认为是一种很具竞争力的化学能量储存以及转化设备。可是，为了将他们推广到电动汽车，混合动力汽车以及电站上应用，人们仍需努力提高其性能，因为这些大型用电设备要求条件十分苛刻，比如需要极高的容量，功率密度以及安全性能。对锂离子电池而言，电极材料是决定其性能的关键因素。目前，锂离子电池用负极材料石墨，容量很低，只有370 mAh/g。为提高锂离子电池的容量，寻求高容量负极材料非常必要。

发明内容

为解决现有技术中锂离子电池用负极材料石墨容量低的问题，本发明提供一种锗酸铋二维纳米片及其制备方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种锗酸铋二维纳米片，所述锗酸铋形貌为二维纳米片层结构，其厚度为3 ~ 50nm。

所述锗酸铋二维纳米片是以三碘化铋、二氧化锗为原料，以乙二醇、水的混合液为溶剂，泡沫镍为衬底，用溶剂热法制备的。

所述三碘化铋和二氧化锗的物质的量之比为（0.3~2）：1，三碘化铋和二氧化锗的总加入量为1 ~ 4 mmol，乙二醇的用量为5 ~ 25 mL，水的用量为5 ~25 mL。

一种锗酸铋二维纳米片的制备方法，由以下步骤组成：

（1）首先将三碘化铋和二氧化锗溶解于乙二醇和水的混合溶液，磁力搅拌后得到混合液；

（2）将上述混合液逐滴加入N,N'-二异丙基碳二亚胺，持续搅拌，得到溶液；

（3）将步骤（2）的溶液置入水热反应釜中进行水热反应，水热反应釜内部放有一片泡沫镍衬底；

（4）水热反应完成后，自然冷却，取出泡沫镍，晾干后在以氩气为保护气体条件下进行煅烧，自然冷却后即得到目标产物。

所述步骤（1）中三碘化铋和二氧化锗的物质的量之比为（0.3~2）：1，三碘化铋和二氧化锗的总加入量为1 ~ 4 mmol，乙二醇的用量为5 ~ 25 mL，水的用量为5 ~25 mL。

所述步骤（2）中N,N'-二异丙基碳二亚胺的加入量为0.5 ~ 2 mL。

所述步骤（3）中水热反应的时间为5 ~ 30小时，水热反应的温度为160 ~ 220 ℃，步骤（4）中煅烧的温度为500 ~ 900℃，煅烧时间为3~8小时。

所述步骤（1）中磁力搅拌的时间为0.5~3小时，步骤（2）中搅拌的时间为0.5~3小时。

所述步骤（3）中泡沫镍衬底的尺寸为2.4 mm × 4.8 mm。