[发明专利]分层多孔杂化TiO2

说明书

本发明公开了一种分层多孔杂化TiO₂/TiO纳米片的原位合成方法及应用，其是先制备钛与C₃N₄纳米片的复合前驱体，然后利用C₃N₄模板作用和还原作用，在氩气氛围、较低温度下原位还原形成所述分层多孔杂化TiO₂/TiO纳米片。所得材料表现出高的可逆比容量、优异的倍率性能和极好的循环稳定性，可用于作为钠离子电池负极材料。

技术领域

本发明属于电极材料制备领域，具体涉及一种分层多孔杂化TiO₂/TiO纳米片的原位合成方法及应用。

背景技术

随着全球经济的快速发展、化石燃料的逐渐枯竭以及环境污染问题的日益突出，开发出具有更高能量密度和更好倍率性能的储能设备变得愈发重要。在众多的储能设备中，钠离子电池由于钠的资源丰富以及价格低廉而成为最具竞争力的电化学技术之一。但是，由于钠离子具有较大的半径，在钠离子嵌入/脱出时易造成电极材料体积发生变化和电极材料结构的破坏，这导致钠离子电池的循环性能和倍率性能较差。钠离子电池负极材料二氧化钛对环境友好、成本低廉、在钠离子嵌入/脱出的过程中结构稳定，在高能量储存中具有很大的发展潜力。但是，TiO₂本身是一种宽禁带的半导体材料，电子导电性差，当作为钠离子电池负极材料，存在电子导电性和钠离子扩散性不佳的缺点。而TiO不同于TiO₂，它具有钛或氧缺陷，是一种良好的电子材料，但一般合成温度较高（1000℃）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分层多孔杂化TiO₂/TiO纳米片的原位合成方法及应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种原位合成分层多孔杂化TiO₂/TiO纳米片的方法，其包括以下步骤：

1）将100-300mg的g-C₃N₄纳米片溶于100-300ml的乙醇中，超声1-3h；

2）超声后向溶液中加入0.5-1.5ml的氨水，搅拌20-50min，再加入1-2.5ml的钛酸四丁酯，然后于40-60℃下反应15-30h，所得产物用去离子水和乙醇分别清洗3-5次，然后在60℃下烘干，即得到钛与C₃N₄纳米片的复合前驱体；

3）将所得复合前驱体在流速为220-260 mL/min的氩气氛围下、于500-700℃下煅烧1-4h，利用C₃N₄模板作用和还原作用制得所述分层多孔杂化TiO₂/TiO纳米片。

所述g-C₃N₄纳米片是将尿素于450-650℃煅烧3-5h而制得。

所制得的分层多孔杂化TiO₂/TiO纳米片可用于作为钠离子电池负极材料。

本发明制备了一种分层多孔复合的TiO₂/TiO纳米片，其重点利用较低温度下原位还原形成均匀分布的TiO纳米粒子来改善材料的导电性，使材料表现出高的可逆比容量、优异的倍率性能和极好的循环稳定性，且其成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成，有望作为高性能的钠离子电池电极材料。

附图说明

图1为所制备TiO₂/TiO纳米片的XRD图。

图2为所制备TiO₂/TiO纳米片的扫描电镜图。

图3为所制备TiO₂/TiO纳米片与纯TiO₂纳米片的倍率性能对比图。