[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米鉍/碳復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711376565.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108134090B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田忠良;楊超;辛鑫;趙澤軍;楊凱;賴延清;李劼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/62;H01M10/24;B82Y30/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

1.一種納米鉍/碳復(fù)合材料，其特征在于：所述納米鉍/碳復(fù)合材料中，鉍顆粒大小為5-900nm，且納米級(jí)鉍顆粒均勻分布在碳材料的一次顆粒表面以及二次顆粒縫隙中；所述納米鉍/碳復(fù)合材料中鉍顆粒所占比重為0.01-98wt％；

所述納米鉍/碳復(fù)合材料通過(guò)下述步驟制備：

步驟一

將碳材料加入溶液A中，在20-70℃溫度內(nèi)以15-40KHz的頻率超聲10-50分鐘，再以200-800轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌10-50分鐘后，使含鉍絡(luò)合劑吸附在碳的表面以及內(nèi)部，固液分離，干燥固體，得到備用料；所述溶液A中溶解有鉍源和絡(luò)合劑；

步驟二

在保護(hù)氣氛下，以2-7℃/min的升溫速率將步驟一所得備用料進(jìn)行升溫至200-500℃；保溫1-200min；得到熱處后的備用料；

步驟三

將步驟二所得熱處后的備用料置于溶液B中，往溶液B中逐滴加入還原劑，通過(guò)液相還原法還原得到納米鉍/碳復(fù)合材料；所述溶液B中不含絡(luò)合劑和鉍源。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鉍/碳復(fù)合材料；其特征在于；所述溶液A通過(guò)下述步驟制備：

將絡(luò)合劑加入到的溶劑中，控制溫度在20-80℃內(nèi)和調(diào)整pH值在8-14內(nèi)，在20-40KHz頻率下超聲5-40分鐘，再以200-1000轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌5-45分鐘后加入鉍源，控制液體的溫度為20-70℃、pH值為8-14，在20-50KHz的頻率下超聲5-40分鐘，得到溶液A；所述溶液A中鉍的濃度為0.1-200g/L；絡(luò)合劑的濃度為0.15-300g/L。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鉍/碳復(fù)合材料；其特征在于：

碳材料選自導(dǎo)電炭黑，石墨粉，石墨烯，碳納米管，碳纖維中的至少一種；

鉍源選自硝酸鉍，氯化鉍，磷酸鉍，硫酸鉍中的至少一種；

所述絡(luò)合劑選自磷酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑、醇胺類(lèi)絡(luò)合劑、氨基羧酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑、羥基羧酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑、有機(jī)膦酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑、聚丙烯酸類(lèi)絡(luò)合劑中的一種或幾種的混合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米鉍/碳復(fù)合材料；其特征在于：

所述磷酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑選自三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉中的至少一種，

所述醇胺類(lèi)絡(luò)合劑選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一種，

所述氨基羧酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑選自氨三乙酸鈉、乙二胺四乙酸鹽、二乙烯三胺五羧酸鹽中的至少一種，

所述羥基羧酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑選自酒石酸、庚糖酸鹽、葡萄糖酸鈉、海藻酸鈉中的至少一種，

所述有機(jī)膦酸鹽類(lèi)絡(luò)合劑選自乙二胺四甲叉磷酸鈉、二乙烯三胺五甲叉膦酸鹽、胺三甲叉磷酸鹽中的至少一種，

所述聚丙烯酸類(lèi)絡(luò)合劑選自水解聚馬來(lái)酸酐、聚丙烯酸、聚羥基丙烯酸、馬來(lái)酸丙烯酸共聚物以及聚丙烯酰胺中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鉍/碳復(fù)合材料；其特征在于：所述保護(hù)氣氛為真空氣氛或惰性氣氛；所述惰性氣氛的氣體選自氮?dú)?、氬氣、氦氣中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米鉍/碳復(fù)合材料；其特征在于：所述還原劑選自為硼氫化鈉、硼氫化鉀、水合肼中的至少一種。