一种制备聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的方法技术

一种制备聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的方法，属于化学电池技术领域，将氯化铯溶水液与磷钨酸水溶液混合进行反应，反应结束后，冷却至室温，经抽滤分离，取得固相铯磷钨酸盐微球；将固相铯磷钨酸盐微球分散于水和乙醇组成的合液中，待入聚苯胺后，再滴加H2SO4水溶液，反结束后加入过硫酸铵水溶液，静置后，抽滤分离，取得聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球。本发明专利技术制备方法简单，制备的铯磷钨酸盐微球尺寸较小，形貌均一，有利于解决微晶结构锂离子嵌入脱出难的问题。在酸性条件下包覆聚苯胺后，聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球导电性较高，可以提高在电化学循环可逆性及稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学电池
，具体涉及聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的制备技术。
技术介绍
杂多酸分子簇电池是一种新型的可充电电池，由锂作负极和杂多酸作正极活性物质，以便达到高的比容量和快速充放电的优异性能。如Keggin型杂多酸POM（TBA3-[PMo12O40]），由于其可逆的多电子氧化还原反应，杂多酸复合材料展现了260Ah/kg的比容量，其容量超出了普通的锂离子电池（150Ah/kg）。XAFS(射线吸收精细结构）分析表明，POM-MCBs在放电过程中，[PMo(VI)12O40]3-发生氧化还原反应转变为[PMo(IV)12O40]27-转移24个电子，这种大量存储电子的特性使得杂多酸可以作为高性能二次电池的材料。然而，杂多酸受限于锂离子难以嵌入和脱出微晶结构以及非光滑的电子传递通道，导电性差，近乎绝缘体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种制备成本低廉、设备要求简单、导电性较好聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的制备方法。本专利技术包括以下步骤：1）将氯化铯溶水液与磷钨酸水溶液混合进行反应，反应结束后，冷却至室温，经抽滤分离，取得固相铯磷钨酸盐微球；2）将固相铯磷钨酸盐微球分散于水和乙醇组成的合液中，待入聚苯胺后，再滴加H2SO4水溶液，反结束后加入过硫酸铵水溶液，静置后，抽滤分离，取得聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球。本专利技术工艺的优点是：制备方法简单，操作简便，制备出的铯磷钨酸盐微球尺寸较小（1μm），形貌均一，有利于解决微晶结构锂离子嵌入脱出难的问题。在酸性条件下包覆聚苯胺后，聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球导电性较高，可以提高在电化学循环可逆性及稳定性。本专利技术方法制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球（Cs3PW12O40PANI）尺寸较小，形貌均一，有利于解决微晶结构锂离子嵌入脱出难的问题。另外，Cs3PMo12O40微球已经被PANI完全包裹，由于外层的PANI是在酸性条件下合成的，具有很强的导电性，有利导电网络的形成，提高Cs3PMo12O40微球的导电性。在0.1mA的电流测试，有较高的比容量122Ah/kg。本专利技术用于阴极材料，可提高杂多酸分子簇电池的导电性。另外，步骤1）中，所述氯化铯水溶液和磷钨酸水溶液的混合体积比为1∶1，所述氯化铯水溶液的浓度为1～3×10-2mol/L，所述磷钨酸水溶液的浓度为6～10×10-4mol/L。在此浓度下容易生成铯磷钨酸盐微球，且形貌均一，产量较高。为了利于氯化铯和磷钨酸充分接触，提高反应速率，步骤1）中，反应温度为100℃。步骤2）中，所述固相铯磷钨酸盐微球和水、乙醇、聚苯胺的投料比为1g∶25mL∶25mL∶100mg。此条件下铯磷钨酸盐微球分散性较好，加入的乙醇有利于提高苯胺在水中的分散性，包覆效果较好。步骤2）中，所述H2SO4水溶液的浓度为1mol/L，所述H2SO4水溶液与固相铯磷钨酸盐微球的投料比为5mL∶1g。加入H2SO4后容易呈酸性，反应后充分酸化，酸性条件下合成的聚苯胺导电性高。步骤2）中，所述过硫酸铵水溶液的浓度为0.025g/mL，所述过硫酸铵水溶液与固相铯磷钨酸盐微球的投料比为10mL∶1g。通过加入过硫酸铵的量控制聚苯胺中氧化链的长度，氧化链的长短影响聚苯胺的导电性，因此，加入过磷酸铵溶液后生成的聚苯胺导电性较好。步骤2）中，静置的温度环境为0℃。低温有利于苯胺的聚合，静置是为了充分反应。附图说明图1为采用本专利技术制备的铯磷钨酸盐微球的扫描电镜图。图2为采用本专利技术制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的扫描电镜图。图3为采用本专利技术制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球X射线衍射图。图4为采用本专利技术制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的热重分析图。图5为采用本专利技术制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球作为锂离子电池正极材料的充放电循环性能图。具体实施方式一、为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行详细地说明。实施例11）制备铯磷钨酸盐微球：取100mL浓度为1×10-2mol/L将氯化铯水溶液缓慢加入到装有100mL浓度为6×10-4mol/L磷钨酸水溶液的250mL三口烧瓶中，升温至100℃搅拌1h，形成磷钨酸铯微球乳浊液，反应结束后，冷却至室温，抽滤分离，取得铯磷钨酸盐微球。2）制备聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球：将步骤1）制得的铯磷钨酸盐微球取出1g分散到25mL水和25mL乙醇混合液中，加入100mg聚苯胺，缓慢滴加5mL浓度为1mol/L的H2SO4水溶液，反应1h后加入10mL浓度为0.025g/mL的过硫酸铵水溶液，0℃冰浴静置24h，抽滤分离，取得聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球。实施例21）制备铯磷钨酸盐微球：取100mL浓度为2×10-2mol/L将氯化铯水溶液缓慢加入到装有100mL浓度为8×10-4mol/L磷钨酸水溶液的250mL三口烧瓶中，升温至100℃搅拌1h，形成磷钨酸铯微球乳浊液，反应结束后，冷却至室温，抽滤分离，取得铯磷钨酸盐微球。2）制备聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球：将步骤1）制得的铯磷钨酸盐微球取出1g分散到25mL水和25mL乙醇混合液中，加入100mg聚苯胺，缓慢滴加5mL浓度为1mol/L的H2SO4水溶液，反应1h后加入10mL浓度为0.025g/mL的过硫酸铵水溶液，0℃冰浴静置24h，抽滤分离，取得聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球。实施例31）制备铯磷钨酸盐微球：取100mL浓度为3×10-2mol/L将氯化铯水溶液缓慢加入到装有100mL浓度为10×10-4mol/L磷钨酸水溶液的250mL三口烧瓶中，升温至100℃搅拌1h，形成磷钨酸铯微球乳浊液，反应结束后，冷却至室温，抽滤分离，取得铯磷钨酸盐微球。2）制备聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球：将步骤1）制得的铯磷钨酸盐微球取出1g分散到25mL水和25mL乙醇混合液中，加入100mg聚苯胺，缓慢滴加5mL浓度为1mol/L的H2SO4水溶液，反应1h后加入10mL浓度为0.025g/mL的过硫酸铵水溶液，0℃冰浴静置24h，抽滤分离，取得聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球。二、产物验证：如图1所示，为采用本专利技术方法制备的铯磷钨酸盐微球的扫描电镜图。可见，所制备的产品为铯磷钨酸盐微球，尺寸较小，直径在1微米左右。如图2所示，为采用本专利技术方法制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的扫描电镜图。可见，所制备产品为聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球，直径在1微米左右。图3为采用本专利技术方法制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的X-射线粉末衍射图。可见，聚苯胺包覆后的铯磷钨酸盐较纯，没有发生结构变化。图4为采用本专利技术方法制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的热重分析图。可见，聚苯胺的含量为23.41%，铯磷钨酸盐含量为76.59%。图5为采用本专利技术制备的聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球作为锂离子电池正极材料的充放电循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的方法，其特征在于包括以下步骤：1）将氯化铯溶水液与磷钨酸水溶液混合进行反应，反应结束后，冷却至室温，经抽滤分离，取得固相铯磷钨酸盐微球；2）将固相铯磷钨酸盐微球分散于水和乙醇组成的合液中，待入聚苯胺后，再滴加H2SO4水溶液，反结束后加入过硫酸铵水溶液，静置后，抽滤分离，取得聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球。

【技术特征摘要】
1.一种制备聚苯胺包覆铯磷钨酸盐微球的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将氯化铯溶水液与磷钨酸水溶液混合进行反应，反应结束后，冷却至室温，经抽滤分离，取得固相铯磷钨酸盐微球；
2）将固相铯磷钨酸盐微球分散于水和乙醇组成的合液中，待入聚苯胺后，再滴加H2SO4水溶液，反结束后加入过硫酸铵水溶液，静置后，抽滤分离，取得聚苯胺包覆的铯磷钨酸盐微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述氯化铯水溶液和磷钨酸水溶液的混合体积比为1∶1，所述氯化铯水溶液的浓度为1～3×10-2mol/L，所述磷钨酸水溶液的浓度为6～10×10-4mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁国旺，倪鲁彬，吴震，孙春雨，陈裕华，童俊笙，张鹏飞，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32