[发明专利]一种Gd掺杂TiO2电极材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种Gd掺杂TiO2电极材料的制备方法，以钛酸丁酯为钛源，聚乙烯吡咯烷酮(质量分数为Mr＝30000的PVP)作为悬浮剂，按体积比无水乙醇乙酸钛酸丁酯＝15158比例混合，以钛与钆摩尔比＝10.05称量氯化钆(GdCl3)溶解于无水乙醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮按质量比无水乙醇聚乙烯吡咯烷酮＝43，混合搅拌，将此溶液倒入钛酸丁酯溶液中混合，得到前驱体溶液；用静电纺丝设备制备得到高分子聚合物，以2°/min升温速率加热至500℃，得到Gd掺杂TiO2纤维材料。本发明提供了一种成本低廉、工艺简单、具有更大可逆比容量、更优异的循环性能和倍率性能的Gd掺杂TiO2电极材料，500℃热处理Gd掺杂TiO2首次充放电比容量达202mAh/g，存在明显的充放电平台。

主权项

一种Gd掺杂TiO2电极材料的制备方法，采用静电纺丝技术制备TiO2纳米纤维，具体步骤如下：(1)以钛酸丁酯为钛源，聚乙烯吡咯烷酮作为悬浮剂，以氯化钆GdCl3为掺杂元按钛与钆摩尔比为1:0.05溶解于无水乙醇中，超声至溶质全部溶解，加入聚乙烯吡咯烷酮按质量比无水乙醇：聚乙烯吡咯烷酮＝4：3，混合搅拌2h；另取容器以无水乙醇和乙酸为溶剂溶解钛酸丁酯，按体积比无水乙醇：乙酸：钛酸丁酯＝15:15:8，混合搅拌2h；将含有聚乙烯吡咯烷酮的溶液倒入到钛酸丁酯溶液中，混合搅拌6h得到前驱体溶液；(2)将步骤(1)得到的前驱体溶液，用一次性注射器抽入，在针孔处插入针头，裁取30cm×20cm铝箔平铺固定于接收档板上；(3)将步骤(2)所得注射器置于静电纺丝设备端头，设置针头与接收档板距离为15㎝，把电极一端夹到针头上，启动高压电源，制备得到高分子聚合物。(4)将步骤(3)所得高分子聚合物揭取置于坩埚中，放入马弗炉中升温至500℃，恒温3h取出，制得Gd掺杂纳米TiO2纤维材料；(5)将步骤(4)所得Gd掺杂TiO2纤维材料与导电碳黑(Super P)和羧甲基纤维素(CMC)按质量比8:1:1混合，以H2O为溶剂混合均匀、研磨半个小时，将浆料调好；以铜箔为集流体，用涂敷机将浆料均匀涂敷于铜箔上；将涂敷好的电极片放入真空干燥箱中升温至120℃干燥12小时；用手动切片机将干燥好的电极片切成直径为12mm的圆形电极片，得到Gd掺杂TiO2电极材料。