[發明專利]一種三維多孔泡沫石墨烯材料及其應用

在審

• 申請號: 201711288736.3
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108123141A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 謝嫚;羅銳;陳人杰;周佳輝;馬一添;吳鋒;李麗
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/80;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/054
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔;仇蕾安

1.一種三維多孔泡沫石墨烯材料，其特征在于：所述材料具有三維交聯的多孔結構，孔徑范圍為100-300μm；通過以下方法制備得到：

以泡沫金屬材料為骨架，利用化學氣相沉積法生長一層石墨烯，得到中間產物1，中間產物1在40～60℃下用刻蝕液刻蝕2～24h，將泡沫金屬材料完全刻蝕掉，得到中間產2；中間產物2清洗干凈后，烘干，得到一種三維多孔泡沫石墨烯材料；

其中，刻蝕液為A、B兩種組分的混合液；A組分和B組分的摩爾比為1～3:1。A組分為稀鹽酸、稀硫酸或稀氫氧化鈉溶液，濃度為0.5～3mol/L；B組分為稀硝酸、磷酸、過氧化氫、硫酸鈉溶液、氯化銨溶液、氯化鐵溶液和硝酸鈉溶液中一種以上，濃度為1～6mol/L。

2.如權利要求1所述一種三維多孔泡沫石墨烯材料，其特征在于：所述泡沫金屬材料為泡沫鎳、泡沫銅或泡沫鋁。

3.如權利要求1所述一種三維多孔泡沫石墨烯材料，其特征在于：刻蝕過程采用浸漬法、噴淋法、濺射法或鼓泡法。

4.如權利要求1所述一種三維多孔泡沫石墨烯材料，其特征在于：A組分和B組分的摩爾比為1:1。

5.一種如權利要求1～4任意一項所述的三維多孔泡沫石墨烯材料的應用，其特征在于：作為鈉金屬二次電池的負極集流體。

6.一種如權利要求1～4任意一項所述的三維多孔泡沫石墨烯材料的應用，其特征在于：在所述材料上沉積金屬鈉作為鈉金屬二次電池的復合負極。

7.如權利要求6所述的一種三維多孔泡沫石墨烯材料的應用，其特征在于：采用電化學沉積法制備鈉金屬二次電池的復合負極：以三維多孔泡沫石墨烯材料為陰極，金屬鈉為陽極，放入電解液中，組裝成半電池；在0.1～6mA/cm²的電流密度下，在三維多孔泡沫石墨烯材料上沉積2～12mAh/cm²的金屬鈉，得到鈉金屬二次電池的復合負極。

8.如權利要求7所述的一種三維多孔泡沫石墨烯材料的應用，其特征在于：所述電流密度為0.5～1mA/cm²，沉積量為1～6mAh/cm²。

9.如權利要求7所述的一種三維多孔泡沫石墨烯材料的應用，其特征在于：將NaPF₆溶解在碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合溶液中制得電解液，NaPF₆濃度為1.0mol/L，碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的體積比為1：1。