[發明專利]一種碳包覆石墨烯、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201310291992.3
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103366969A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 李璐;劉瓊馨;瞿研
• 申請（專利權）人: 常州第六元素材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01G11/34
• 分類號: H01G11/34;H01G11/42;H01G11/86;H01M4/133;H01M4/1393
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種碳包覆石墨烯的制備方法，其特征在于，所述方法為將糖類物質與氧化石墨烯充分混合后，加入活化劑，經干燥后進行活化，得到碳包覆石墨烯。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述糖類物質選自蔗糖、葡萄糖、果糖、核糖或殼聚糖中的任意1種或至少2種的組合，優選為蔗糖；

優選地，所述糖類物質的添加量為氧化石墨烯質量的0.01～1倍。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述活化劑選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀或碳酸鈉中的任意1種或至少2種的組合，優選為氫氧化鉀；

優選地，所述活化劑的添加質量為氧化石墨烯質量的1～12倍，優選1～10倍，進一步優選1～6倍。

4.如權利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯為石墨經氧化剝離得到的產物；

優選地，所述石墨氧化的方式優選自Hummers法、Brodie法或Staudenmaier法中的任意1種；

優選地，所述剝離的方式優選自微波剝離、熱解膨脹剝離、超聲分散剝離、靜電斥力剝離或熱還原剝離中的任意1種或至少2種的組合，優選微波剝離法、熱還原剝離法或球磨剝離法中的任意1種或至少2種的組合，進一步優選微波剝離法。

5.如權利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，所述活化溫度為600～1500℃，優選600～1200℃，進一步優選為800℃；

優選地，所述活化時間為0.5～5h，優選1～3h；

優選地，所述活化在保護性氣氛中進行，所述保護性氣氛優選自氮氣、氦氣或氬氣中的任意1種或至少2種的組合，進一步優選氮氣和/或氬氣，特別優選氮氣；

優選地，所述活化在真空管式爐中進行。

6.如權利要求1～5之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

（1）前處理：將糖類物質溶解并與氧化石墨烯混合均勻，加入活化劑充分混合，干燥；

（2）活化反應：將步驟（1）得到的混合物放入真空管式爐中，抽去爐內空氣后，向真空管式爐內通入保護性氣體進行保護，升溫至活化溫度，進行活化反應；

（3）后處理：在保護性氣氛下降溫，洗滌，干燥，得到碳包覆石墨烯；

優選地，所述方法包括如下步驟：

（1）前處理：將糖類物質溶解并與氧化石墨烯混合均勻，加入氫氧化鉀充分混合，干燥；

（2）活化反應：將步驟（1）得到的混合物放入真空管式爐中，抽去爐內空氣后，向真空管式爐內通入保護性氣體進行保護，升溫至600～1200℃，恒溫0.5～3h，進行活化反應；所述保護性氣氛的通入流量優選為20～200sccm，進一步優選40～120sccm，特別優選100sccm；

（3）后處理：在保護性氣氛下降溫至室溫，洗滌，干燥，得到碳包覆石墨烯。

7.一種碳包覆石墨烯，其特征在于，所述碳包覆石墨烯由如權利要求1～6之一所述的方法制備得到。

8.如權利要求7所述的碳包覆石墨烯，其特征在于，所述石墨烯的比表面積≥1200m²/g，優選為1200～3000m²/g；

優選地，以1M?TEABF₄/PC為電解液，所述石墨烯材料的質量比電容為100～200F/g，體積比電容為50～130F/cm³。

9.一種超級電容器，其特征在于，所述超級電容器的電極材料為權利要求7或8所述的碳包覆石墨烯；

優選地，所述超級電容器經過2000次循環后電容量仍能達到初始電容的95%以上。

10.一種如權利要求7或8所述碳包覆石墨烯用于超級電容器、鋰離子電池或者燃料電池方面的用途。