[發明專利]一種納米晶狀CoO-石墨烯復合材料及其制備與應用

有效

• 申請號: 201410559413.3
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104393283A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 王斌;程建麗;官群
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52;H01M4/62;H01M4/131;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 伍孝慈

1.一種納米晶狀CoO-石墨烯復合材料，其特征在于：其為由單層石墨烯與CoO納米晶體組成的二維復合材料，其中單層石墨烯為負載骨架，CoO納米晶體均勻地鑲嵌于所述單層石墨烯的上、下表面，所述單層石墨烯厚度為1～50μm，所述CoO納米晶體平均粒徑為2～20nm。

2.權利要求1所述的納米晶狀CoO-石墨烯復合材料的制備方法,其特征在于該方法的步驟如下：

A：負載體的制備與處理：

A1：采用改性Hummers方法制備氧化石墨烯；

A2：將由上一步驟制備得到的氧化石墨烯超聲分散于無水乙醇中，得到氧化石墨烯的乙醇溶液，所述超聲分散選用能起到剝離所述氧化石墨烯以制得單層氧化石墨烯的作用的參數；

B：載體的制備與處理：

B1：將四水合醋酸鈷充分溶解于無水乙醇中形成四水合醋酸鈷的乙醇溶液，溶解完全后，對所述溶液進行降溫重結晶，收集沉淀；

B2：取上一步驟的沉淀溶解于無水乙醇中，得到淺粉色的Co₅(OH)₂(CH₃COO)₈·2H₂O的乙醇溶液；

C：前驅體的制備

將由步驟A制得的氧化石墨烯的乙醇溶液與由步驟B制得的Co₅(OH)₂(CH₃COO)₈·2H₂O的乙醇溶液混合均勻得到混合液，將所述混合液在低溫下放置再恢復室溫后收集其產生的沉淀，將所得沉淀干燥與研磨，即得到前驅體；

D：復合材料的獲得

將完成步驟C后得到的前驅體于氣壓小于50Pa的環境中在200℃～350℃保存10～60min，即得到納米晶狀CoO-石墨烯復合材料。

3.根據權利要求2所述的納米晶狀CoO-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟A2中超聲分散的條件為：超聲功率100～200W，分散時間0.5～1.5小時。

4.根據權利要求2所述的納米晶狀CoO-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟B1中所述四水合醋酸鈷的乙醇溶液中四水合醋酸鈷的濃度為0.8～3.2mg/mL。

5.根據權利要求2所述的納米晶狀CoO-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟C中所述氧化石墨烯的乙醇溶液中氧化石墨烯的質量與所述Co(OH)₂(CH₃COO)₈·2H₂O的乙醇溶液中Co(OH)₂(CH₃COO)₈·2H₂O的質量的比為1:1～1:5。

6.根據權利要求2所述的納米晶狀CoO-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：將步驟C中所述的混合液在-5～-30℃的環境中保存2～5天，其后將所述混合液重新置于室溫條件下，收集其產生的沉淀，將所得沉淀干燥與研磨，即得到前驅體。

7.根據權利要求2所述的納米晶狀CoO-石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟C中所述氧化石墨烯的乙醇溶液與所述Co₅(OH)₂(CH₃COO)₈·2H₂O的乙醇溶液的混合通過超聲處理或磁力攪拌來實現。