一种氟氮掺杂钛酸锂/石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氟氮掺杂GO复合钛酸锂纳米材料的制备方法，该方法采用氟源、GO在催化剂作用下和锂源、钛酸纳米线进行快速水热反应，在液相里进行氟元素的掺杂，可生成Ti‑F键，使部分4价钛转化为3价钛，增加材料的导电性，同时生成均匀的石墨烯包覆层。掺杂氟元素后的石墨烯纳米线再与氮源进行水热反应，并在氮气气氛下高温烧结进行氮化处理，完成氮的掺杂，可进一步提高电荷转移速率；因此，本发明专利技术采用液相方法完成石墨烯的均匀包覆，钛酸锂纳米材料的合成，以及氟氮的掺杂，制备得到的产品性能优异，具有良好的电化学性能和安全稳定性。

Preparation of lithium titanate / graphene composite doped with fluorine and nitrogen

【技术实现步骤摘要】
一种氟氮掺杂钛酸锂/石墨烯复合材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种氟氮掺杂石墨烯复合钛酸锂纳米材料的制备方法。
技术介绍
钛酸锂材料一般在电池中作为负极材料使用，由于钛酸锂的电势比纯金属锂的电势高，不易产生锂晶枝，放电电压平稳，而且钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数，在充放电时，锂离子嵌入和脱嵌不会造成钛酸锂晶型结构的变化；因此，钛酸锂材料相对于碳负极材料，具有较高的安全稳定性，良好的快充性能和较长的循环寿命。但是，钛酸锂作为一种绝缘材料，导电率低，倍率性能差，而且在使用过程中产生胀气，严重阻碍了其大规模应用。为改善上述问题，目前有几种方法，一是采用包覆技术，如石墨烯包覆、碳包覆或金属氧化物包覆，以减少钛酸锂与电解液的接触，减少胀气的影响，二是采用离子掺杂，如氟、氮掺杂，可以显著提高电子导电率，充放电倍率。在此基础上，GuorongHu,JilinWu等提供了一种表面氟化处理的钛酸锂石墨烯复合纳米材料【GuorongHu,JilinWu,KeDu,ZhongdongPeng,MingJia,HaoY本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氟氮掺杂石墨烯复合钛酸锂纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)取钛源加入氢氧化钠溶液中，进行水热反应，获得钛酸钠纳米线；/n(2)取钛酸钠纳米线溶液加入盐酸溶液酸化，获得钛酸纳米线；/n(3)取钛酸纳米线加入含有锂源、氟源、GO和催化剂的溶液，进行水热反应，生成氟掺杂氧化石墨烯复合钛酸锂纳米线；/n(4)取步骤(3)获得的氟掺杂氧化石墨烯复合钛酸锂纳米线加入氮源，继续进行水热反应，然后在含有还原性气体的氮气气氛下进行高温烧结，得到氟氮掺杂石墨烯复合钛酸锂纳米材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种氟氮掺杂石墨烯复合钛酸锂纳米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)取钛源加入氢氧化钠溶液中，进行水热反应，获得钛酸钠纳米线；
(2)取钛酸钠纳米线溶液加入盐酸溶液酸化，获得钛酸纳米线；
(3)取钛酸纳米线加入含有锂源、氟源、GO和催化剂的溶液，进行水热反应，生成氟掺杂氧化石墨烯复合钛酸锂纳米线；
(4)取步骤(3)获得的氟掺杂氧化石墨烯复合钛酸锂纳米线加入氮源，继续进行水热反应，然后在含有还原性气体的氮气气氛下进行高温烧结，得到氟氮掺杂石墨烯复合钛酸锂纳米材料。


2.如权利要求1所述的氟氮掺杂石墨烯复合钛酸锂纳米材料的制备方法，其特征在于所述钛源为选自二氧化钛、钛酸、硫酸钛、草酸钛、异丙醇钛、四氯化钛、四氟化钛、钛酸四丁酯、氮化钛的任一种或两种以上组合物；所述锂源为选自氢氧化锂、氟化锂、碳酸锂、硝酸锂、磷酸锂、氧化锂、氯化锂、草酸锂的任一种或两种以上组合物，所述氟源为选自氟化铵、氟化氢铵、氟化钠的任一种或两种以上组合；所述氮源为选自三(羟甲基)氨基甲烷、三聚氰胺或聚苯胺的任一种或两种以上组合物。


3.如权利要求2所述的氟氮掺杂石墨烯复合钛酸锂纳米材料的制备方法，其特征在于所述钛源与锂源摩尔比为1:(2-3)，所述GO的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾明，曹雁冰，刘芳洋，蒋良兴，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43