[发明专利]一种锡酸镁锌纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锡酸镁锌纳米复合材料及其制备方法，在本发明中将一定量的四氯化锡、氯化锌、醋酸镁和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于一定体积的蒸馏水中，然后转移到磁力搅拌器进行搅拌，得到混合物溶液，然后加入适量的氢氧化钠调节pH后，转移到高压反应釜中进行高温高压反应，将反应后产品洗涤干燥后在马弗炉中进行烧结，得到一种锡酸镁锌纳米复合材料。电化学实验证明本方法制备的复合材料作为锂离子电池负极材料具有广阔的应用前景。整个制备过程操作简单，原料成本低，设备投资少，适合批量生产。

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及到一种锡酸镁锌纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池已成为移动储能设备颇为重要的电源，目前使用石墨作为锂离子电池的负极材料的容量只有372mAhg^-1，其低能量密度仍不能满足社会发展的移动电力需求。各种化石燃料燃烧排放出的温室气体造成的污染越来越严重，造成全球气候变暖和物种多样性减少等一系列问题。随着人口的迅猛增长以及全球范围内的经济迅速发展，传统的不可再生能源已不再满足人们的需求，因此，我们迫切需要开发新型的绿色可再生能源来取代传统能源的使用。而风能，潮汐能，太阳能等绿色能源的开发利用急需大容量新型储能材料。目前可多次充放电的二次电池已经成为了人类社会中不可或缺的重要能源存储设备。锂离子电池因为其循环稳定，能量密度大，工作温度范围宽，使用寿命长等优点得到了广泛的关注。然而随着科学技术的飞速发展，传统的锂离子电池也越来越难以满足实际的需要，这就要求研究者们不断地开发性能更好的新的锂离子电池。锡基材料因为其理论容量高、电导率高、制备简单、环保友好以及较低的成本等特点，引起了研究者极大的兴趣，被认为是最有应用前景的锂电负极材料之一。

最近，作为锌和锡的复合氧化物，Zn₂SnO₄由于具有反尖晶石结构而吸引了研究人员的更多关注。Zn₂SnO₄是先进制造中非常重要的材料，如气体传感器，光电化学电池和协同作用阻燃剂(Xianjun Zhu等人，J.Power Sources,2009,189,828-831)。但Zn₂SnO₄材料在循环过程中由于体积膨胀及导电性不佳引起的循环稳定性差、倍率性能差的问题，依然没有得到很好的解决。镁锡复合氧化物Mg₂SnO₄被认为是用于锂离子电池的替代负极材料，因为其在低电位下具有大的锂离子容量以及无污染等特点，有着广泛的应用开发前景(TingXiao等人，Electrochimi.Acta,2009,54,2396-2401)。为了更好地减少锡基化合物的体积膨胀，增加它们的倍率性能与循环性能，本发明通过水热反应，成功制备出锡酸镁锌纳米复合材料，其化学简式为Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术，提供一种锡酸镁锌Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄纳米复合材料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种锡酸镁锌Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法采用以四氯化锡、氯化锌、醋酸镁、十六烷基三甲基溴化铵为主要原料，加入适量的氢氧化钠调节溶液的pH到9～10，得沉淀混合物，然后将混合物转移到高压反应釜中，在200℃下反应24h，将反应所得沉淀产品洗涤后在马弗炉中进行高温烧结，得到一种锡酸镁锌Mg₂SnO₄·Zn₂SnO₄纳米复合材料，具体包括以下步骤：