[发明专利]一种多层级结构钛基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多层级结构钛基复合材料，其特征在于，所述复合材料具有核壳结构，内核为钛酸锂，第一包覆层为铌酸钛，第二包覆层为碳层；

所述多层级结构钛基复合材料的制备方法包括以下步骤：

将钛源、锂源进行研磨、超声分散处理，然后进行干燥造粒、煅烧后得到纳米钛酸锂微球；将纳米钛酸锂微球分散于表面活性剂混合溶液中，然后加入可溶性钛化合物、可溶性铌化合物恒温搅拌、陈化干燥后得到复合材料前驱体；将复合材料前驱体与碳源混合后，在惰性气体氛围下进行煅烧、破碎，得到多层级结构钛基复合材料；

所述干燥造粒过程进口温度220-260℃，出口温度90-110℃，颗粒D50为2-5μm。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中各材料质量占比分别为钛酸锂60-80％，铌酸钛20-40％，碳源1-5％。

3.一种如权利要求1所述多层级结构钛基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将钛源、锂源进行研磨、超声分散处理，然后进行干燥造粒、煅烧后得到纳米钛酸锂微球；将纳米钛酸锂微球分散于表面活性剂混合溶液中，然后加入可溶性钛化合物、可溶性铌化合物恒温搅拌、陈化干燥后得到复合材料前驱体；将复合材料前驱体与碳源混合后，在惰性气体氛围下进行煅烧、破碎，得到多层级结构钛基复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钛源为二氧化钛；所述锂源为碳酸锂、硝酸锂、氯化锂、硫酸锂、一水合氢氧化锂中的一种或者多种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钛源、锂源中Li/Ti摩尔比为4:(4.5-5.0)。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钛化合物为硫酸氧钛、四氟化钛、四异丙醇钛、硫酸钛、草酸钛钾、四氯化钛、三氯化钛、钛酸四丁酯中的一种或多种；所述可溶性铌化合物为草酸铌、草酸铌铵、乙醇铌、五氯化铌中的一种或多种。

7.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钛化合物、可溶性铌化合物中的Ti/Nb摩尔比为1:(2.0-2.3)。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)、3-烷氧基-2-羟丙基三甲基溴化铵(HTAB)、十六烷基三甲基水杨酸铵(C16TASal)中的一种或多种。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧过程在马弗炉中进行，温度为800-1000℃，升温速率3-8℃/min，反应时间为6-15h。