[發明專利]一種硫化鋅/石墨烯復合材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201711402881.X
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108232142B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 胡亮;溫珍海
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/182
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 潘欣欣

1.一種硫化鋅/石墨烯復合材料，其特征在于，包括硫化鋅介孔球和石墨烯，所述硫化鋅介孔球被石墨烯包覆；

所述硫化鋅介孔球包括介孔結構；

所述硫化鋅介孔球的尺寸為80~120nm；

所述硫化鋅/石墨烯復合材料用作負極材料使用；

所述硫化鋅/石墨烯復合材料由硫化鋅介孔球和氧化石墨烯經冷凍處理和還原處理得到。

2.根據權利要求1所述的硫化鋅/石墨烯復合材料，其特征在于，

所述硫化鋅介孔球含有孔徑3~5nm的介孔。

3.根據權利要求1所述的硫化鋅/石墨烯復合材料，其特征在于，所述硫化鋅/石墨烯復合材料中，硫化鋅的質量百分比為70%~90%，石墨烯的質量百分含量為10%~30%。

4.權利要求1~3中任意一項所述的硫化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1）獲得硫化鋅介孔球；

2）將含有所述硫化鋅介孔球和氧化石墨烯的混合物進行冷凍處理并干燥，得到氧化石墨烯包覆硫化鋅介孔球；

3）將所述氧化石墨烯包覆硫化鋅介孔球置于含有氫氣的氣氛中于350~450℃下進行還原處理，得到所述硫化鋅/石墨烯復合復合材料。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述硫化鋅介孔球由包括以下步驟的方法制備得到：

將含有鋅源、硫源、明膠和水的混合物置于120~180℃下水熱晶化12~48小時得到。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鋅源選自有機鋅鹽中的至少一種。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鋅源選自鋅的羧酸鹽。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鋅源為乙酸鋅；

所述硫源選自含有硫的有機化合物中的至少一種。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述硫源為硫脲。

10.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述含有鋅源、硫源、明膠和水的混合物中，鋅源與硫源的摩爾比為1:3~7；

其中，鋅源的摩爾數以其所含有的鋅元素的摩爾數計；硫源的摩爾數以其所含有的硫元素的摩爾數計；

鋅源與明膠的質量比為1: 3~5；

其中，鋅源的質量以鋅源本身的質量計；明膠的質量以明膠本身的質量計。

11.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2）中，含有所述硫化鋅介孔球和氧化石墨烯的混合物中氧化石墨烯與所述硫化鋅介孔球的質量比為1：2~6。

12.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，含有所述硫化鋅介孔球和氧化石墨烯的混合物中氧化石墨烯與所述硫化鋅介孔球的質量比為1：3~5。

13.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2）中所述冷凍處理為置于液氮中冷凍10~20 min。

14.一種負極材料，其特征在于，含有權利要求1至3中任一項所述的硫化鋅/石墨烯復合材料、根據權利要求4至13任一項所述方法制備得到的硫化鋅/石墨烯復合材料中的至少一種。

15.一種鋰離子電池或鈉離子電池，其特征在于，含有權利要求14所述的負極材料。