同步碳復合錫基、銻基材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、論文發(fā)展了一種C2H2熱解還原含錫（或含銻）前驅物制備碳復合錫基、銻基材料的方法。在反應過程中，高價態(tài)的Sn4+或Sb3+的還原和C2H2的裂解是同步發(fā)生的。通過對含錫（或含銻）前驅物組分、形貌、結構的調控，從而實現(xiàn)對碳復合錫基、銻基材料的可控合成。同時材料中碳的含量可以通過煅燒溫度與時間來調控。C2H2在此反應過程中不僅作為還原劑，同時也起了碳源的作用。具體的研究內容如下:
　　1.在C2H2還原氣氛下煅燒雙組份單前驅的MnSn

2、(OH)6納米顆粒前驅物，制備得到了均勻分布的Sn-MnO@C納米顆粒。煅燒過程中生成的尺寸約為12nm的Sn@C與MnO@C顆粒均勻的分布在同步生成的無定型碳基中。同時，由于在煅燒MnSn(OH)6時脫水，產物呈現(xiàn)明顯的多孔結構。Sn-MnO@C納米顆粒作為鋰離子電池負極材料時顯示了優(yōu)異的電化學循環(huán)性能，在100mA g-1的電流密度下循環(huán)280圈后，依然能夠保持684mAh g-1的可逆容量。Sn-MnO@C納米顆粒優(yōu)異的電化學性能

3、主要是歸因于其均勻分布的Sn和MnO顆粒，多孔及碳包覆結構。
　　2.在C2H2還原氣氛下煅燒均勻混合的SnO2-Sb2O3混合納米顆粒及SnO2納米顆粒前驅物，制備得到了SnSb-C復合材料與Sn-C復合材料。反應生成的SnSb合金顆粒和Sn顆粒均勻地分布在同步生成的連續(xù)的無定型碳基中。作為鋰離子電池負極材料，SnSb-C復合材料在100mAg-1電流密度下循環(huán)120圈后，依然可以保持672.2mAh g-1的可逆容量，要明顯高

4、于Sn-C復合材料經過相同電化學循環(huán)后的可逆容量(432.1mAh g-1)。SnSb-C復合材料優(yōu)異的電化學性能主要歸因于Sn相和Sb相的相互協(xié)同作用以及連續(xù)的無定型碳基復合結構。
　　3.在C2H2還原氣氛下煅燒多孔Sb2O3微米棒前驅物，制備得到了多孔微米棒狀Sb-C復合材料。作為鋰離子電池負極材料，多孔微米棒狀Sb-C復合材料在100mAg-1的電流密度下循環(huán)100圈后，依然能夠保持478.8mAh g-1的可逆容量;作為

5、鈉離子電池負極材料，在50mA g-1的電流密度下循環(huán)100圈后，依然能夠保持430.9mAh g-1的可逆容量。多孔微米棒狀Sb-C復合材料優(yōu)異的電化學性能主要歸因于其特殊的多孔微米棒狀結構及連續(xù)的無定型碳基包覆。
　　4.在C2H2還原氣氛下煅燒微米花狀Zn(OH)2-Sb2O3前驅物，制備得到了微米花狀ZnSb@C復合材料。C2H2還原氣氛下煅燒物理混合的Sb2O3八面體微米顆粒與ZnO納米棒前驅物，制備得到了ZnSb-C顆

6、粒。相較于物理混合的Sb2O3八面體微米顆粒與ZnO納米棒前驅物，化學共沉淀法制備的微米花狀Zn(OH)2-Sb2O3前驅物中的Zn和Sb兩相得到了更為均勻的分散，煅燒過程中能夠形成尺寸更為均勻并形貌保持的微米花狀ZnSb@C復合材料。作為鋰離子電池負極材料，微米花狀ZnSb@C復合材料在100mA g-1的電流密度下循環(huán)100圈后，依然能夠保持513.1mAh g-1的可逆容量，要明顯高于ZnSb-C顆粒經過相同電化學循環(huán)后的可逆容量