阅读说明：本技术 一种羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法及其产品和应用 (Preparation method of magnesium hydroxygallate nanosheet material, product and application thereof ) 是由 崔大祥 吴晓燕 林琳 王敬锋 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法及其产品和应用,本发明提供的一种羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法包括：通过强碱和表面活性剂双向辅助微波法制备羟基镓酸镁纳米片材料。本发明方法获得的产品结构具有较大的比表面积和较好的导电性,进而可以提高材料的电化学性能。在1C倍率下首次放电比容量为415 mAh/g,经过40次循环后,放电比容量为340 mAh/g。解决了在镁离子电池循环过程中比容量衰减相对较快电化学性能相对较差的问题。并且制备方法简单快捷,工艺条件容易实现,能量消耗低,且制备无污染。(The invention provides a preparation method of a magnesium hydroxygallate nanosheet material, a product and an application thereof, wherein the preparation method of the magnesium hydroxygallate nanosheet material provided by the invention comprises the following steps: the hydroxyl magnesium gallate nanosheet material is prepared through a strong base and surfactant two-way auxiliary microwave method. The product structure obtained by the method has larger specific surface area and better conductivity, and further can improve the electrochemical performance of the material. The first discharge specific capacity is 415 mAh/g under the multiplying power of 1C, and after 40 times of circulation, the discharge specific capacity is 340 mAh/g. The problem that the specific capacity is attenuated relatively fast and the electrochemical performance is relatively poor in the circulation process of the magnesium ion battery is solved. And the preparation method is simple and quick, the process conditions are easy to realize, the energy consumption is low, and the preparation is pollution-free.)

一种羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法及其产品和应用

技术领域

本发明涉及一种镁电极材料的技术领域，具体为一种羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着人类社会的发展，全球能源资源的短缺与人们对能源的需求量日益增加的矛盾越来越尖锐。开发具有高能量密度的电池体系成为当前电源系统的主要目标。虽然具有比能量高和环境友好等特点的锂离子电池已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式移动电器，以及电动自行车和电动汽车的动力电源。但是由于锂离子电池的安全性一直没有好好的解决，锂离子电池作为动力电池的应用依然还存在很多工作要做。作为地球上储量最丰富的轻金属元素之一的镁，由于其良好的物化性能被广泛应用于很多领域。现在对于二次镁电池的研究很多，都是基于二次锂离子电池之上的。由于在元素周期表中镁和锂处于对角线位置，除了它们具有类似的原子半径和化学性质之外， 镁的熔点（648.8 ℃）比锂的熔点（180.5 ℃）要高的多，也没有锂的金属活动性强，所以安全性上二次镁电池要更好。虽然质量比容量没有锂（3862 mAh/g）那么高，但也相当可观(2205 mAh/g)。而且我国镁资源极其丰富， 镁价格上要远远低于锂,而且镁对环境友好，所以二次镁电池越来越受到人们的关注。

羟基镓酸镁常用作宽能带间隙的半导体，作为镁离子电极材料，该材料被认为是一种具有前途的镁离子电极材料。然而羟基镓酸镁纳米材料在循环过程中容易发生团聚、结构坍塌和粉化，导致材料的电化学性能差，为此，我们提供了羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法，来解决上述内容存在的问题。

发明内容

为克服羟基镓酸镁纳米材料在循环过程中容易发生团聚、结构坍塌和粉化，导致材料的电化学性能差的不足，本发明目的在于提供一种羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的羟基镓酸镁纳米片材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过以下方案实现：一种羟基镓酸镁纳米片材料的制备方法，通过强碱和表面活性剂双向辅助微波法制备羟基镓酸镁纳米片材料，包括如下步骤，

第一步：将0.001～0.002 mol氧化镓、0.006～0.012 mol强碱、2～4 g表面活性剂和0.003～0.006 mol镁盐加入到50 mL去离子水中磁力搅拌10～30 min，标记为溶液A；

第二步：将溶液A转移至圆底烧瓶中，放入微波炉中以最大功率的40%～60%进行加热10～20 min，然后自然冷却，得悬浮液B；

第三步：将上述悬浮液B离心，用去离子水和乙醇洗涤3次，60～80℃烘箱干燥24h，得最终产物羟基镓酸镁纳米片材料。

所述第一步中，强碱是氢氧化钾或氢氧化钠的一种或其组合。

所述第一步中，活性表面剂是十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基双酯基季铵盐一种或其组合。

所述第一步中，镁盐是醋酸镁、柠檬酸镁或甲酸镁中的一种或其组合。

本发明提供一种羟基镓酸镁纳米片材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种羟基镓酸镁纳米片材料在制备镁电正极材料中的应用。

本发明通过强碱和表面活性剂双向辅助微波法制备羟基镓酸镁纳米片材料。该结构具有较大的比表面积和较好的导电性，进而可以提高材料的电化学性能。在1C倍率下首次放电比容量为415 mAh/g，经过40次循环后，放电比容量为340 mAh/g。解决了在镁离子电池循环过程中比容量衰减相对较快电化学性能相对较差的问题。并且制备方法简单快捷，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。

附图说明

图1为实施例1羟基镓酸镁纳米片材料的循环寿命图。

图2为实施例2羟基镓酸镁纳米片材料的循环寿命图。

图3为实施例3羟基镓酸镁纳米片材料的循环寿命图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种羟基镓酸镁纳米片材料，通过强碱和表面活性剂双向辅助微波法制备羟基镓酸镁纳米片材料，按如下步骤制备：

第一步：将0.001 mol氧化镓、0.006 mol强碱氢氧化钠、2 g表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和0.006 mol镁盐醋酸镁加入到50 mL去离子水中磁力搅拌10 min，标记为溶液A；

第二步：将溶液A转移至圆底烧瓶中，放入微波炉中以最大功率的40%进行加热20min，然后自然冷却，得悬浮液B；

第三步：将上述悬浮液B离心，用去离子水和乙醇洗涤3次，80℃烘箱干燥24 h，得最终产物羟基镓酸镁纳米片材料。

图1是羟基镓酸镁纳米片材料在1C倍率下的循环寿命图。首次放电比容量为376mAh/g，经过40次循环后，放电比容量为321 mAh/g。

实施例2

一种羟基镓酸镁纳米片材料，与实施例1步骤相近，按如下步骤制备：

第一步：将0.002 mol氧化镓、0.012 mol氢氧化钾、2 g十八烷基双酯基季铵盐和0. 003 mol甲酸镁加入到50 mL去离子水中磁力搅拌10 min，标记为溶液A；

第二步：将溶液A转移至圆底烧瓶中，放入微波炉中以最大功率的60%进行加热10min，然后自然冷却，得悬浮液B；

第三步：将上述悬浮液B离心，用去离子水和乙醇洗涤3次， 80 ℃烘箱干燥24 h，得最终产物羟基镓酸镁纳米片材料。

图2是羟基镓酸镁纳米片材料在1C倍率下的循环寿命图。首次放电比容量为385mAh/g，经过40次循环后，放电比容量为324 mAh/g。

实施例3

一种羟基镓酸镁纳米片材料，与实施例1步骤相近，按如下步骤制备：

第一步：将0.002 mol氧化镓、0.012 mol氢氧化钠、4g十八烷基双酯基季铵盐和0.006 mol柠檬酸镁加入到50 mL去离子水中磁力搅拌10 min，标记为溶液A；

第二步：将溶液A转移至圆底烧瓶中，放入微波炉中以最大功率的60%进行加热10min，然后自然冷却，得悬浮液B；

第三步：将上述悬浮液B离心，用去离子水和乙醇洗涤3次， 80 ℃烘箱干燥24 h，得最终产物羟基镓酸镁纳米片材料。

图3是羟基镓酸镁纳米片材料在1C倍率下的循环寿命图。首次放电比容量为415mAh/g，经过40次循环后，放电比容量为340 mAh/g。