本发明专利技术公开了一种二氧化锡/聚苯胺复合材料的制备方法，是以四氯化锡为原料、乙二醇作溶剂，采用溶胶-凝胶工艺制备了平均粒径在15nm左右的纳米二氧化锡粉体材料，再以苯胺和自制的纳米二氧化锡为原料，选用十二烷基磺酸钠、正丁醇和过硫酸铵，采用微乳液原位聚合法制备二氧化锡/聚苯胺复合材料。本发明专利技术方法原料易得、合成简单、成本低，制得的复合材料中，导电聚合物聚苯胺不仅可以提高二氧化锡的导电性能，还能在一定程度上抑制纳米二氧化锡的团聚。另外，导电聚合物网络结构的存在可以有效地保证电极反应时二氧化锡颗粒之间的电接触，从而使得该复合材料有望成为一种优良的锂离子电池负极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料科学 领域，特别涉及一种ニ氧化錫/聚苯胺复合材料的制备方法。
技术介绍
锡基氧化物作为新一代锂离子电池负极材料，由于其可观的体积比容量和质量比容量等材料特性受到研究者的广泛关注。溶胶-凝胶法是制备纳米材料的一种行之有效的方法，被广泛应用于制备各类纳米材料，尤其是ニ氧化锡纳米微粒。采用溶胶-凝胶法制备ニ氧化锡时前驱体主要有两类一类为锡的醇盐，另ー类为锡的氯化物。但采用锡醇盐作为前驱体制备氧化锡时不但操作过程复杂、而且成本很高。采用四氯化锡为前驱体、水为溶剂克服了这些缺点。エ艺过程一般是将氨水加入到四氯化锡水溶液中以形成氢氧化锡沉淀，通过过滤和洗涤除去杂质氯离子。然后往沉淀物中加入适量氨水，经陈化一定时间，得到透明的溶胶，进而转化成凝胶。然而，实验表明这种エ艺也存在如下两个缺点首先，因为在一定程度上氨水易与金属离子形成配合物而溶解于水，通过采用去离子水洗涤沉淀时就有可能改变金属氧化物的化学计量比。因此这种エ艺很难控制产物的化学计量比；第二，溶液中残余的氯离子不但会影响溶胶的稳定性，也会抑制溶胶向凝胶转化的过程。据报道，由溶胶向淡蓝色透明凝胶转化需要长达30d的时间。另外，ニ氧化锡作为锂离子电池负极材料时，在锡和锂合金化与脱合金化的循环过程中，这种材料伴随有巨大的体积变化，电极易发生粉化、崩裂，电极颗粒之间失去电接触，导致电极容量衰减。
技术实现思路
针对ニ氧化锡作为锂离子电池电极时易发生的粉化、崩裂，电极颗粒之间失去电接触，导致电极容量衰减的缺陷，本专利技术要解决的问题是提供ー种以四氯化锡为原料、こニ醇作溶剤，采用溶胶-凝胶エ艺制备平均粒径在15nm左右的纳米ニ氧化锡粉体材料，再以苯胺和自制的纳米ニ氧化锡为原料，制备ニ氧化錫/聚苯胺复合材料的方法。本专利技术所述ニ氧化锡/聚苯胺复合材料的制备方法，由纳米ニ氧化锡、苯胺通过微乳液原位聚合制备；其特征在于所述纳米ニ氧化锡是平均粒径为15±5nm的自制纳米ニ氧化锡粉末，由如下方法制得a.将こニ醇加热至80±2°C并保持恒温，加入结晶四氯化锡，其中こニ醇的质量为结晶四氯化锡质量的2. 5 5倍，磁力搅拌5 8分钟，得到无色透明的前驱体溶液；b.将所得溶液继续加热到120±2°C进行反应，其间通入氮气，直至反应得到粘度较大的棕褐色凝胶；c.将所得凝胶在室温下陈化I 2h，然后在140±5°C干燥箱中干燥，得到干凝胶；d.将干凝胶置于马弗炉中，在300 600°C条件下煅烧4 8h，然后将煅烧产物研磨，即得到纳米ニ氧化锡粉末；所述ニ氧化锡/聚苯胺复合材料是以自制纳米ニ氧化锡和苯胺为原料，以十二烷基磺酸钠、正丁醇和过硫酸铵分别为乳化剤、助乳化剂和引发剂，采用微乳液原位聚合法得到；其中自制纳米ニ氧化锡粉末为苯胺单体质量的O. 320. 647，十二烷基磺酸钠的质量为苯胺单体质量的O. ΟΓΟ. 03，正丁醇的质量为苯胺单体质量的O. 06、. 14，过硫酸铵与苯胺单体的物质的量之比为1:1。上述ニ氧化锡/聚苯胺复合材料的制备方法优选的实施方式是所述纳米ニ氧化锡由如下方法制得a.向IOOml四ロ烧瓶中加入30 50mlこニ醇，加热至80°C并保持恒温，再向烧瓶中加入结晶四氯化锡，其中こニ醇的质量为结晶四氯化锡质量的2. 5 4. 28倍，磁力搅拌5 6分钟，得到无色透明的前驱体溶液； b.将所得溶液继续加热到120±2°C进行反应，中速搅拌5h，停止搅拌后继续反应IOh,向烧瓶中通入氮气，反应温度保持在120±2°C，反应过程中生成的水和氯化氢会大量挥发，直至反应得到粘度较大的棕褐色凝胶；c.将所得凝胶在室温下陈化lh，然后在140°C干燥箱中干燥10 20h，得到干凝胶；d.将干凝胶置于马弗炉中，在400 600°C条件下煅烧5 7h，然后将煅烧产物研磨，即得到纳米ニ氧化锡粉末。所述ニ氧化锡/聚苯胺复合材料由如下方法制得a.称取0.03g 0.09g十二烷基磺酸钠(SDS)置于IOOml的单ロ圆底烧瓶中，カロ入IOml去离子水，利用磁力搅拌器搅拌溶解，并用盐酸调节pH值为I 2 ;再称取3g苯胺単体，将此苯胺单体慢慢滴入上述盛有十二烷基磺酸钠(SDS)溶液的烧瓶中，剧烈搅拌；b.称取O. 18g O. 42g的正丁醇溶解在20ml去离子水中，再加入自制的ニ氧化锡粉末，其中自制纳米ニ氧化锡粉末为苯胺单体质量的O. 32Γ0. 647，超声分散10分钟后，悉数加入到步骤a所配溶液中，剧烈磁力搅拌Ih以上，形成微乳液，并用冰水冷却备用；c.按过硫酸铵与苯胺的物质的量之比I: I称取过硫酸铵，用IOml去离子水配制成过硫酸铵溶液，再将过硫酸铵溶液缓慢滴加入冰水浴条件下的步骤b所述微乳液中，烧瓶中溶液迅速变成深褐色；d.在剧烈磁力搅拌和冰水浴条件下，反应6 8h，反应结束后，所得产物用与烧瓶中溶液等体积的丙酮破乳，抽滤，用Imol ·じ1的盐酸将滤饼洗涤2 3遍、去离子水洗涤2 3遍,最后用无水こ醇洗漆I遍；e.将洗涤后的滤饼置于60土1°C干燥箱中干燥至恒重，研磨，即得到墨緑色的ニ氧化锡/聚苯胺复合材料粉末。其中步骤c所述将过硫酸铵溶液缓慢滴加入冰水浴条件下的步骤b所述微乳液中的时间优选限定在30min内。本专利技术首先以四氯化锡为原料、こニ醇作溶剤，采用溶胶-凝胶エ艺制备了平均粒径在15nm左右的纳米ニ氧化锡粉体材料；再以苯胺和自制的纳米ニ氧化锡为原料，以十二烷基磺酸钠、正丁醇和过硫酸铵分别为乳化剤、助乳化剂和引发剂，采用微乳液原位聚合法制备ニ氧化锡/聚苯胺复合材料。为了获得优异的纳米ニ氧化锡粉末，本专利技术采用有机醇为溶剤。这是因为有机醇具有较低的表面张力，因而在凝胶结构塌陷时可获得疏松的粉末。有机醇溶剂的另外ー个优势是其溶胶稳定，而且凝胶化过程不会受到氯离子的干扰。因此，在制备时不必通过洗涤除去氯离子，可以保证产物的化学计量比。需要特别指出的是煅烧温度和煅烧时间的选择影响所制备纳米ニ氧化锡粉末的纯度和粒径大小。煅烧温度和煅烧时间的提高有力于获得纯度高的纳米粉体，但高的煅烧温度和较长的煅烧时间促进了ニ氧化锡晶体的生长，不利于获得粒径较小的纳米粉体。图I给出了こニ醇用量为结晶四氯化锡质量的4. 28倍，煅烧温度为500°C，煅烧时间为6h的透射电镜图片，所得ニ氧化锡粉体粒径大约为15nm，分散性较好。另外，为克服ニ氧化锡基电极材料的缺陷，本专利技术采用微乳液原位聚合法将导电聚合物聚苯胺作为ニ氧化锡基锂离子电池电极材料的添加剤，制备了ニ氧化锡/聚苯胺复合材料。在该复合材料中，导电聚合物聚苯胺不仅可以提高ニ氧化锡的导电性能，还能在一定程度上抑制纳米ニ氧化锡的团聚，导电聚合物网络结构的存在可以有效地保证电极反应时ニ氧化锡颗粒之间的电接触，从而使得该复合材料有望成为ー种优良的锂离子电池负极材料。实验显示，本专利技术方法获得的ニ氧化锡/聚苯胺复合材料中，ニ氧化锡可以很好的分散在网络状的聚苯胺基体中，形成一种“蛋糕-花生米”结构，苯胺在ニ氧化锡表面聚合，可以阻止ニ氧化锡粒子形成较大的聚集体，有助于纳米粒子的稳定和分散(见图2)。所制备的复合材料有较高的电导率，适应锂离子电池电极要求(数量级为10-ls/cm)。本专利技术方法原料来源广、成本低，エ艺简单，制得的复合材料同时具备导电聚合物的半导本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二氧化锡/聚苯胺复合材料的制备方法，由纳米二氧化锡、苯胺通过微乳液原位聚合制备；其特征在于所述纳米二氧化锡是平均粒径为15±5nm的自制纳米二氧化锡粉末，由如下方法制得a.将乙二醇加热至80±2°C并保持恒温，加入结晶四氯化锡，其中乙二醇的质量为结晶四氯化锡质量的2. 5 5倍，磁力搅拌5 8分钟，得到无色透明的前驱体溶液；b.将所得溶液继续加热到120±2°C进行反应，其间通入氮气，直至反应得到粘度较大的棕褐色凝胶； c.将所得凝胶在室温下陈化I 2h，然后在140±5°C干燥箱中干燥，得到干凝胶；d.将干凝胶置于马弗炉中，在300 600°C条件下煅烧4 8h，然后将煅烧产物研磨，即得到纳米二氧化锡粉末；所述二氧化锡/聚苯胺复合材料是以自制纳米二氧化锡和苯胺为原料，以十二烷基磺酸钠、正丁醇和过硫酸铵分别为乳化剂、助乳化剂和引发剂，采用微乳液原位聚合法得到； 其中自制纳米二氧化锡粉末为苯胺单体质量的O. 32Γ0. 647，十二烷基磺酸钠的质量为苯胺单体质量的O. 0Γ0. 03，正丁醇的质量为苯胺单体质量的O. 06、. 14，过硫酸铵与苯胺单体的物质的量之比为1:1。2.根据权利要求I所述二氧化锡/聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于所述纳米二氧化锡由如下方法制得a.向IOOml四口烧瓶中加入30 50ml乙二醇，加热至80°C并保持恒温，再向烧瓶中加入结晶四氯化锡，其中乙二醇的质量为结晶四氯化锡质量的2. 5 4. 28倍，磁力搅拌5 6分钟，得到无色透明的前驱体溶液；b.将所得溶液继续加热到120±2°C进行反应，中速搅拌5h，停止搅拌后继续反应10h， 向烧瓶中通入氮气，反应温度保持在120±2°C，反应过程中生成的水和氯化氢会大量挥发， 直至反应得...
【专利技术属性】
技术研发人员：石元昌，孙立波，何召品，苏朔，李波，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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