一种硅酸锶镁纳米材料及其制备方法与用途技术

本发明专利技术公开了一种硅酸锶镁纳米材料及其制备方法，在本发明专利技术中将一定量的四水合乙酸镁、乙酸锶、硅酸四乙酯和尿素溶于一定体积的乙醇水溶液中，搅拌，然后把所得的溶液转移至反应釜中进行高压水热反应，将反应得到的沉淀干燥后，置于坩埚内，在马弗炉中煅烧，然后自然降温至室温，得到白色的硅酸锶镁纳米材料。电化学实验证明本方法制备的硅酸锶镁纳米材料作为锂离子电池负极材料具有广阔的应用前景。在整个制备过程中，操作简单，原料成本低，设备投资少，适合批量生产。

A Strontium Magnesium Silicate Nanomaterial and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a strontium magnesium silicate nanomaterial and a preparation method. In the invention, a certain amount of magnesium acetate tetrahydrate, strontium acetate, tetraethyl silicate and urea are dissolved in a certain volume of ethanol aqueous solution, stirred, and then transferred to a reactor for high-pressure hydrothermal reaction to obtain the reaction. After precipitation drying, it is placed in crucible, calcined in muffle furnace, and then naturally cooled to room temperature to obtain white strontium magnesium silicate nanomaterials. The electrochemical experiments show that strontium magnesium silicate nanomaterials prepared by this method have broad application prospects as anode materials for lithium ion batteries. In the whole preparation process, the operation is simple, the raw material cost is low, and the equipment investment is low, which is suitable for batch production.

【技术实现步骤摘要】
一种硅酸锶镁纳米材料及其制备方法与用途
本专利技术属于材料化学领域，具体涉及到一种硅酸锶镁纳米材料及其制备方法与用途。
技术介绍
硅被认为是一种很有可能能够代替石墨的新一代锂离子电池负极材料，首先硅在地壳中的含量为26.3％，仅次于氧，储量丰富，所以原材料价格低廉，易于获取。其次硅的理论储锂比容量为4200mAhg-1，并且许多硅基材料的理论比容量都非常高，与传统的石墨材料相比，比容量方面得到了极大的提升。硅酸盐化合物材料因为具有较高的比容量和充放电平台，被广泛应用于锂离子电池材料的研究(王明月等，硅基材料的纳米结构设计和复合化及其在锂离子电池负极材料中的应用，中国科技论文，2015,10(6),728-734；王志兴等，一种硅酸钛锂锂离子电池负极材料的制备方法，公开号CN105024070B；朱爱民，低温镁九水硅酸钠硅纳米负极材料，公开号CN106784769A；王洪波等，锂离子电池硅基负极材料研究进展，电源技术，2009,33(11),1029-1032；赵彦明等，一种锂离子电池负极材料偏硅酸锂的高温固相制备方法，公开号CN104022282A)。但是如今的硅基材料发展还不完善，尚存在许多问题。其中最大的缺点就是在充放电过程中硅基材料通常会有较大的体积膨胀效应，这会使负极粉化，活性物质与集流柱之间的接触不良，同时又产生新的SEI薄膜，一方面使电解质膜不断增厚，另一方面又发生一些副反应，导致电池的性能急剧下滑。为了更好地提高硅酸盐材料的电化学性能，本专利技术采用水热法制备了一种硅酸锶镁纳米材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术，提供一种硅酸锶镁纳米材料及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种硅酸锶镁纳米材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用以四水合硅酸镁、硅酸锶、硅酸四乙酯为主要原料，加入适量的尿素调节pH，采用水热法合成反应，在马弗炉中进行烧结，得到一种硅酸锶镁MgSr3Si2O8纳米材料，具体包括以下步骤：1)称取一定量的四水合乙酸镁((CH3COO)2Mg·4H2O)、乙酸锶(CH3COOSr)、硅酸四乙酯(SiC8H20O4)和尿素(CO(NH2)2)溶于一定体积的乙醇水溶液中，水和乙醇的体积比为1:1，搅拌均匀，得混合物溶液；2)将得到的溶液转移到反应釜中在140～160℃烘箱中恒温反应24h；3)将反应得到的沉淀干燥后，置于坩埚内，在马弗炉中500℃煅烧3～4h，900℃煅烧2～3h，然后自然降温至室温，得到白色的硅酸锶镁纳米材料，其化学式为MgSr3Si2O8。本专利技术制备的硅酸锶镁纳米材料性能优异，充放电测试表明该纳米材料作为电池负极材料，充放电循环300次，放电比容量保持为175mAhg-1，库伦效率扔保持在98.5％以上。与现有技术相比，本专利技术的特点如下：本方法制备的硅酸锶镁纳米材料作为锂离子电池负极材料具有广阔的应用前景。在整个制备过程中，操作简单，原料成本低，设备投资少，适合批量生产。附图说明图1为本专利技术制得的硅酸锶镁纳米材料的XRD图；图2为本专利技术制得的硅酸锶镁纳米材料的SEM图；图3为本专利技术制得的硅酸锶镁纳米材料作为电池材料充放电循环图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1称取1.0mmol四水合乙酸镁((CH3COO)2Mg·4H2O)、3.0mmol乙酸锶(CH3COOSr)、2.0mmol硅酸四乙酯(SiC8H20O4)和4.0mmol尿素(CO(NH2)2)溶于20mL乙醇的水溶液(1:1,V/V)，搅拌30min。然后把所得的溶液转移至反应釜中在140℃烘箱中恒温反应24h，过滤沉淀、干燥，得到白色粉末。将所得粉末置于坩埚内，在马弗炉中500℃煅烧4h，900℃煅烧2h，然后自然降温至室温，得到白色的硅酸锶镁MgSr3Si2O8纳米材料。将得到的MgSr3Si2O8纳米材料进行粉末X射线衍射XRD测试(图1)，图1显示所制备的材料与MgSr3Si2O8的X射线衍射峰谱相对应；扫描电镜SEM观测结果显示所制备的材料是由细小的纳米颗粒构成(图2)；用电化学测试仪测试其电化学性能(图3)。由图3可知，该纳米材料作为电池负极材料，充放电循环300次，放电比容量保持为175mAhg-1，库伦效率扔保持在98.5％以上。实施例2称取0.5mmol四水合乙酸镁((CH3COO)2Mg·4H2O)、1.5mmol乙酸锶(CH3COOSr)、1.0mmol硅酸四乙酯(SiC8H20O4)和2.0mmol尿素(CO(NH2)2)溶于15mL乙醇的水溶液(1:1,V/V)，搅拌30min。然后把所得的溶液转移至反应釜中在150℃烘箱中恒温反应24h，过滤沉淀、干燥，得到白色粉末。将所得粉末置于坩埚内，在马弗炉中500℃煅烧3h，900℃煅烧3h，然后自然降温至室温，得到白色的硅酸锶镁MgSr3Si2O8纳米材料。实施例3称取2.0mmol四水合乙酸镁((CH3COO)2Mg·4H2O)、6.0mmol乙酸锶(CH3COOSr)、4.0mmol硅酸四乙酯(SiC8H20O4)和8.0mmol(0.480g)尿素(CO(NH2)2)溶于15mL乙醇的水溶液(1:1,V/V)，搅拌30min。然后把所得的溶液转移至反应釜中在160℃烘箱中恒温反应24h，过滤沉淀、干燥，得到白色粉末。将所得粉末置于坩埚内，在马弗炉中500℃煅烧3.5h，900℃煅烧2.5h，然后自然降温至室温，得到白色的硅酸锶镁MgSr3Si2O8纳米材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅酸锶镁纳米材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸锶镁米材料的化学式为MgSr3Si2O8，其制备方法包括以下步骤：1)称取一定量的四水合乙酸镁、乙酸锶、硅酸四乙酯和尿素溶于一定体积的乙醇水溶液中，水和乙醇的体积比为1:1，搅拌均匀，得混合物溶液；2)将得到的溶液转移到反应釜中在140～160℃烘箱中恒温反应24h；3)将反应得到的沉淀干燥后，置于坩埚内，在马弗炉中500℃煅烧3～4h，900℃煅烧2～3h，然后自然降温至室温，得到所述硅酸锶镁纳米材料；所述反应的溶剂、试剂或原料均为化学纯。

【技术特征摘要】
1.一种硅酸锶镁纳米材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸锶镁米材料的化学式为MgSr3Si2O8，其制备方法包括以下步骤：1)称取一定量的四水合乙酸镁、乙酸锶、硅酸四乙酯和尿素溶于一定体积的乙醇水溶液中，水和乙醇的体积比为1:1，搅拌均匀，得混合物溶液；2)将得到的溶液转移到反应釜中在140～160℃烘箱中恒温反应24h；3)将反应得到的沉淀干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，李星，韩雄，黄水平，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33