(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111447339.2 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 陕西科技大 学 地址 710021 陕西省西安市未央区大 学园 (72)发明人 霍京浩　任一杰　张心怡　康伟　 郭守武　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 张宇鸽 (51)Int.Cl. C01G 23/047(2006.01) C01B 32/05(2017.01) H01M 4/48(2010.01) H01M 4/583(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种聚吡 咯为模板制备二氧化钛/碳负极的 制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种聚吡咯为模板制备空心 结构二氧化钛/碳负极的制备方法， 分别称取十 六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或甲基橙(MO)溶于 去离子水中， 并加入六水合三氯化铁和吡咯(Py) 溶液， 搅拌至完全溶解， 得到混合溶液； Py在低温 下自组装形成球状或棒状PPy； 将获得的PPy浸泡 在TiF4水溶液中沉积获得PPy/TiO2复合物； 在氩 气中煅烧PPy/TiO2复合物最终得到空心结构 TiO2/C。 本发明通过模板法制备了空心结构 TiO2/C， 通过与C复合改善了材料的电导率， 进一 步减轻了锂离子脱嵌过程中的体积膨胀， 获得稳 定的长循环 性能。 独特的空心 球和空心管状结构 则提高了 材料的电子和离子的传输速率， 在锂离 子电池负极材 料的应用上 具有较高的潜力。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114180620 A 2022.03.15 CN 114180620 A 1.一种聚 吡咯为模板制备二氧化 钛/碳负极的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)将模板剂、 六水合三氯化铁和吡咯依次加入去离子水中， 搅拌至完全溶解， 得到混 合溶液A； 将混合溶液A在低温下反应后， 分别用去离子水和无水乙醇抽滤清洗， 干燥后得到 聚吡咯； (2)将四氟化钛加入到的盐酸溶液中得到混合溶液B， 将步骤(1)中得到聚吡咯加入到 混合溶液B中， 在常温下反应后， 用去离子水和无水乙醇抽滤清洗， 干燥后得到聚吡 咯/二氧 化钛复合物； (3)将步骤(2)中得到的聚吡咯/二氧化钛复合物在氩气中煅烧， 得到空心结构二氧化 钛/碳负极复合材 料。 2.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或甲基橙。 3.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述 步骤(1)中混合溶 液A的浓度为1.25m mol/L。 4.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述 步骤(1)中模板剂、 六 水合三氯化铁与吡咯的摩尔比为0.1:1:1～0.3:1:1。 5.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述步骤(1)中搅拌时间为10～30min， 反应温度为0～5℃， 反应时间为24h； 干燥 温度 为60℃， 干燥时间为12 ～24h。 6.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述 步骤(2)中盐酸溶 液的浓度为0.1mo l L‑1。 7.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述 步骤(2)中聚 吡咯和四氟化 钛的质量比为1:1～3:1。 8.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述 步骤(2)中混合溶 液B的pH为1～3， 反应时间为6～ 24h。 9.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特征 在于， 所述 步骤(3)中煅烧温度为5 00℃， 煅烧时间为1～5 h。 10.根据权利要求1所述的一种聚吡咯为模板制备二氧化钛/碳负极的制备方法， 其特 征在于， 所述 二氧化钛/碳负极复合材 料的结构为空心球 状或空心管状。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114180620 A 2一种聚吡咯为模板制备二氧化 钛/碳负极的制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于无机材料储能技术领域， 具体涉及一种聚吡咯为模板制 备二氧化钛/ 碳负极的制备 方法。 背景技术 [0002]由于锂的自然界资源丰富、 成本低及氧化还原电位合适等优点， 锂离子电池 (SIBs)在世界上引起了广泛的研究兴趣。 然而， 锂离子较大的离子直径限制了晶体锂插入 材料的结构可变性和选择， 锂离子电池(LIBs)中传统的商业化石墨阳极由于层间距离相对 较小， 不适合容纳 锂离子。 因此， 为SIBs寻找合适的高容量和优异速率性能的材料成为当代 研究热点。 过渡金属氧化物二氧化钛(TiO2)由于优异的倍率性能、 体积膨胀小及较高的安 全性能而被广泛研究。 然而， 当TiO2被应用于电极材料时， 其容量和速率性能受到离子缓慢 动力学和低电子电导率的限制 。 解决这些问题的策略集中在用杂质离子掺杂、 结构设计和 高电导率的材料复合上。 发明内容 [0003]针对现有技术中存在的问题， 本发明提供一种聚吡咯为模板制备空心结构二氧化 钛/碳负极的制备方法， 使用导电聚合物聚吡咯(PPy)为模板制备了独特的TiO2/C空心球和 空心管结构， 增大了电极材料与电解液的接触面积， 有效的提高LIBs负极材料的功率密度 和能量。 [0004]本发明是通过以下技 术方案来实现： [0005]一种聚吡咯为模板制备二氧化 钛/碳负极的方法， 包括以下步骤： [0006]1)将模板剂、 六水合三氯化铁和吡咯依次加入去离子水中， 搅拌至完全溶解， 得到 混合溶液A； 将混合溶液A在低温下反应后， 分别用去离子水和无水乙醇抽滤清洗， 干燥后得 到聚吡咯； [0007]2)将四氟化钛加入到的盐酸溶液中得到混合溶液B， 将步骤(1)中得到聚吡咯加入 到混合溶液B中， 在常温下反应后， 用去离子水和无水乙醇抽滤清洗， 干燥后得到聚吡 咯/二 氧化钛复合物； [0008]3)将步骤(2)中得到的聚吡咯/二氧化钛复合物在氩气中煅烧， 得到空心结构二氧 化钛/碳负极复合材 料。 [0009]优选的， 模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或甲基橙。 [0010]优选的， 步骤(1)中混合溶 液A的浓度为1.25m mol/L。 [0011]优选的， 步骤(1)中模板剂、 六水合三氯化铁与吡咯的摩尔比为0.1:1:1～0.3:1: 1。 [0012]优选的， 步骤(1)中搅 拌时间为10～30min， 反应 温度为0～5℃， 反应时间为24h； 干 燥温度为6 0℃， 干燥时间为12 ～24h。 [0013]优选的， 步骤(2)中盐酸溶 液的浓度为0.1mo l L‑1。说　明　书 1/5 页 3 CN 114180620 A 3