[发明专利]一种磷化铜纳米管的制备方法

说明书

一种磷化铜纳米管的制备方法，向乙酸铜溶液中加入吡咯形成蓝色络合溶液A；将溶液A置于微波·紫外·超声波三位一体合成反应仪的反应容器中，采用微波和紫外合成模式反应，反应结束后将产物用无水乙醇洗涤后于真空干燥箱中烘干得前驱体；将前驱体与次磷酸钠分别置于长方形瓷舟的两侧，于管式炉中进行磷化反应，反应结束后冷却至室温得磷化铜纳米管。由于本发明基于原位拓扑转化，设备及仪器的要求更为简单并且可以更有效地制备出结晶性较好、取向生长形貌单一，粒径较小且分布均匀、纯度高的纳米管；工艺简单、容易控制和操作，安全性和稳定性好，易实现工业化规模生产。其制备技术简单，无需复杂设备，过程绿色环保。

技术领域

本发明涉及纳米材料及电化学领域，具体涉及一种用于锂离子电池、钠离子电池负极材料以及电催化电极材料的磷化铜纳米管的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为目前唯一大规模商业化应用的离子二次电池，在现代社会中发挥了巨大的作用。在众多负极材料中，过渡金属化合物通过转换反应可提供远大于石墨的比容量，是目前研究的重点。但转换反应往往伴随着较大的体积变化，以及迟滞的动力学效应。目前的研究表明，和氧化物以及硫化物相比，过渡金属磷化物具有最小的极化强度，适宜作为锂离子电池负极材料。其中磷化铜(Cu₃P)作为一种富金属相磷化物，体积比容量高达2778Ah/L，是石墨电极的四倍。具有极大的应用前景。

目前制备磷化铜的方法有球磨法[Stan M C,RichardBhaskar A,etal.Cu₃P Binary Phosphide:Synthesis via a Wet Mechanochemical Method andElectrochemical Behavior as Negative Electrode Material for Lithium-IonBatteries[J].Advanced Energy Materials,2013,3(2):231-238.]。水热法制备树枝状磷化铜[Liu S,Li S,Wang J,et al.Surfactant-assisted synthesis andelectrochemical performances of Cu3P dendrites[J].Materials ResearchBulletin,2012,47(11):3352-3356.]喷雾热解法[Pfeiffer H,Tancret F,Bichat M P,etal.Air stable copper phosphide(Cu₃P):a possible negative electrode materialfor lithium batteries[J].Electrochemistry Communications,2004,6(3):263-267.]和电化学沉积法[Chandrasekar M S,Mitra S.Thin copper phosphide films asconversion anode for lithium-ion battery applications[J].Electrochimica Acta,2013,92(1):47–54.]制备磷化铜薄膜。但水热法工艺复杂，需要特定设备。球磨法容易造成产物团聚，工艺条件难以控制，高温固相法能耗高，且易造成颗粒异常长大，难以调控材料形貌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、容易控制和操作，安全性和稳定性好的制备磷化铜纳米管的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

1)向60ml浓度为0.1mol/L的乙酸铜溶液中加入50ul吡咯形成蓝色络合溶液A；

2)将溶液A置于微波·紫外·超声波三位一体合成反应仪的反应容器中，采用微波和紫外合成模式，在100～150℃下反应 0.5～24h，反应结束后将产物用无水乙醇洗涤后于真空干燥箱中烘干得前驱体；