[發明專利]一種具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201711384891.5
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108199018A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 宋明;堵錫華;王超;李靖;莊文昌;李希嬌
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/587;H01M12/08
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 周敏

1.一種具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料，其特征在于，該復合材料包括化學氣相沉積的三維泡沫石墨烯一級結構，在所述的三維泡沫石墨烯一級結構上原位生長有一維碳納米管二級結構，在所述的一維碳納米管二級結構上包覆有二維二硫化鉬三級結構。

2.一種權利要求1所述的具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備三維泡沫石墨烯一級結構

將泡沫金屬模板置于化學氣相沉積裝置中，通入含有碳源的載氣，在900℃～1000℃條件下進行碳源化學氣相沉積5min～30min，然后用質量百分含量為5％～10％的稀鹽酸浸泡20h～24h，取出并用去離子水清洗數次，刻蝕掉模板，即制得三維泡沫石墨烯一級結構；

(2)制備三維泡沫石墨烯/一維碳納米管二級結構

將步驟(1)制得的三維泡沫石墨烯一級結構用55g/L～65g/L的硝酸鎳乙醇溶液浸泡30min～60min，干燥后置于管式氣氛爐中，通入含有碳源的載氣，在550℃～650℃條件下保溫5min～30min進行碳源熱分解，即制得三維泡沫石墨烯/一維碳納米管二級結構；

(3)制備泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料

步驟(2)制得的泡沫石墨烯/碳納米管二級結構用質量百分含量為65％的濃硝酸溶液浸泡20h～24h后，用去離子水清洗數次，干燥后置于原子層沉積裝置中，通入含有二硫化鉬前驅體的載氣，在100℃～200℃、1mbar真空度條件下進行原子層沉積，即制得具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料。

3.根據權利要求2所述的具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述泡沫金屬模板選自泡沫鎳、泡沫鋁、泡沫銅中的一種。

4.根據權利要求2或3所述的具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述碳源為甲醇或乙醇；所述載氣為氬氣和氫氣混合氣，流量為200sccm～400sccm。

5.根據權利要求2或3所述的具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述碳源為甲醇或乙醇；所述載氣為氬氣和氫氣混合氣，流量為100sccm～200sccm。

6.根據權利要求2或3所述的具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述二硫化鉬前驅體為五氯化鉬/硫化氫或六羰基鉬/二甲基二硫醚；所述載氣為氮氣或氬氣，流量為100sccm～300sccm。

7.權利要求1所述的具有三級結構的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料在鋰氧氣電池中的應用。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述的泡沫石墨烯/碳納米管/二硫化鉬復合材料用作鋰氧氣電池正極材料。