[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611236483.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN106784710B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李運(yùn)勇;歐長(zhǎng)志;黃瑩;朱俊陸;張海燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054;B82Y30/00
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1.將三維多孔石墨烯均勻分散到含有金屬鹽的有機(jī)溶劑中，然后滴加一定用量比的去離子水?dāng)嚢瑁玫饺S多孔石墨烯和金屬鹽的均勻分散液；

S2.將步驟S1所得分散液移至水熱反應(yīng)釜中，在100～140℃水熱反應(yīng)2～12h，待其自然冷卻后，經(jīng)抽濾、洗滌、烘干處理，得到金屬氧化物/三維多孔石墨烯；

S3.將金屬氧化物/三維多孔石墨烯超聲分散到含有聚合物單體的水溶液中，在堿性條件下自聚合或酸性條件下加入氧化劑引發(fā)聚合，將其單體聚合到金屬氧化物/三維多孔石墨烯的表面，再經(jīng)抽濾、洗滌、烘干后，得到聚合物@金屬氧化物/三維多孔石墨烯的復(fù)合材料；

S4.將步驟S3所得產(chǎn)物在惰性氣氛下500～1000℃進(jìn)行熱處理，升溫速率為5～10℃/min，保溫時(shí)間為0.5～6h，即得到核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯的復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述的金屬鹽為錫鹽、鍺鹽或銻鹽。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述錫鹽為四氯化錫、氯化亞錫、硝酸錫、硝酸亞錫、醋酸錫或醋酸亞錫；所述鍺鹽為四氯化鍺或四乙基鍺；所述銻鹽為三氯化銻、硝酸銻或醋酸銻。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述的有機(jī)溶劑為無水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、異丙醇或N,N-二甲基酰胺；所述的金屬鹽的濃度為0.005～1.5mol/L；所述的金屬鹽的摩爾與三維多孔石墨烯的質(zhì)量比為(0.005～0.5)mol：1g；所述的金屬鹽的摩爾與去離子水的體積比為(1.5×10^-6～3.0×10^-3)mol：1mL。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述攪拌的時(shí)間為5～120min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟S2和S3中所述抽濾和洗滌的溶劑為無水乙醇或去離子水中的一種以上；所述烘干的溫度為60～100℃，烘干的時(shí)間為2～12h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟S3中所述的聚合物單體為多巴胺、苯胺、吡咯或噻吩；所述堿性條件為pH＝8～10，堿性條件用氨水或Tris緩沖溶液調(diào)節(jié)；所述酸性條件為pH＝4～6，酸性條件用HCl、H₂SO₄或檸檬酸調(diào)節(jié)；所述氧化劑為FeCl₃、NH₄S₂O₈或K₂Cr₂O₇。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟S4中所述的惰性氣氛為氮?dú)狻⒑饣驓鍤狻?/p>

9.一種由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法制備的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料。

10.權(quán)利要求9所述的核殼結(jié)構(gòu)的碳@金屬氧化物@金屬/三維多孔石墨烯復(fù)合材料在鋰離子電池和鈉離子電池中的應(yīng)用。