[發明專利]石墨烯金屬氧化物電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710940631.5
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107731353B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 邵光偉
• 申請（專利權）人: 中節能（唐山）環保裝備有限公司;吳蕭良
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 連圍

本發明公開了石墨烯金屬氧化物電極材料的制備方法，該工藝利用超聲分散將石墨烯制備成石墨烯乳液，通過壓力噴涂與薄膜表層，然后通過添加特異組分精煉金屬氧化物混合液，利用壓力噴涂將金屬氧化物噴涂于石墨烯薄膜上面，得到石墨烯金屬氧化物電極材料。制備而成的石墨烯金屬氧化物電極材料，其彎曲強度、斷裂韌性均勻大幅度提高、且電性能良好，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及材料這一技術領域，特別涉及到石墨烯金屬氧化物電極材料的制備方法。

背景技術

石墨烯是由sp2雜化的碳原子通過共價鍵形成的蜂巢狀二維平面結構，被認為是其他各維碳材料的基本結構單位。由于其獨特的結構，石墨烯展現出一系列優異的物理化學性質，如超高的力學強度(1060GPa)，突出的導熱性和導電性，高速的電子遷移率(室溫下15000cm²/(V·s))及巨大的比表面積(理論計算為2600m²/g)，使其在能量轉化儲存、場效應晶體管、納米復合材料和高靈敏度傳感器等領域中發揮巨大的作用。尤其是利用石墨烯的力學和電化學特性及其巨大的比表面積，已引起了研究者越來越廣泛的關注。作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。本研究將金屬氧化物與石墨烯結合使得制備的電極材料彎曲強度、斷裂韌性均勻大幅度提高、且電性能良好，具有較好的應用前景。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供石墨烯金屬氧化物電極材料的制備方法，該工藝利用超聲分散將石墨烯制備成石墨烯乳液，通過壓力噴涂與薄膜表層，然后通過添加特異組分精煉金屬氧化物混合液，利用壓力噴涂將金屬氧化物噴涂于石墨烯薄膜上面，得到石墨烯金屬氧化物電極材料。制備而成的石墨烯金屬氧化物電極材料，其彎曲強度、斷裂韌性均勻大幅度提高、且電性能良好，具有較好的應用前景。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

石墨烯金屬氧化物電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將石墨烯、分散劑、7.5％的稀硫酸溶液混合攪拌均勻后置于超聲分散儀中超聲分散2-4h，制得石墨烯乳液；

(2)將步驟(1)的石墨烯乳液噴涂在聚乙烯薄膜表層，形成石墨烯表層；

(3)將步驟(2)中的石墨烯表層經氬氣干燥，備用；

(4)將鎂粉2-3份、氧化鎳1-2份、碳酸鎂2-3份、銅粉1-2份、二氧化鈦1-3份、三正辛基氧膦1-3份混合，加入管式反應爐加熱精煉,溫度升至750-760℃時，加入丙酮醛4-5份,同時加壓至2.5MPa,持續反應5h；

(5)將步驟(4)中的金屬混合物高速噴涂在步驟(3)所得的石墨烯表層薄膜上；

(6)將步驟(5)制得的復合薄膜材料經氬氣干燥，即得成品。

優選地，所述步驟(1)中的石墨烯、分散劑、7.5％稀硫酸的配比為摩爾質量比27:1:15。

優選地，所述步驟(1)中的分散劑選自聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、二氧化硅、N-環己基對甲苯磺酰胺中的一種或幾種。

優選地，所述步驟(2)和步驟(5)中的噴涂速率為10mm²/sec,噴涂壓力為3.5MPa。

優選地，所述步驟(3)和步驟(6)中的氬氣氣壓為8MPa,干燥溫度為95℃。

本發明與現有技術相比，其有益效果為：