[發明專利]多孔金屬/三維石墨烯復合材料、其制造方法及應用

有效

• 申請號: 201810256900.0
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN110246702B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 郝奕舟;陳劍豪;王天戌
• 申請（專利權）人: 廣州墨羲科技有限公司
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/36;H01G11/46;H01G11/48
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1.一種多孔金屬/三維石墨烯復合材料，包括多孔金屬基底、所述多孔金屬上的三維石墨烯、依附于所述三維石墨烯上的多個納米顆粒或納米線，和至少一層納米薄膜；三維石墨烯完全或部分附著于所述多孔金屬，三維石墨烯尺寸為5～50μm，三維石墨烯具有的多孔結構孔道直徑為10nm～50nm；三維石墨烯包括無規則地聚集在一起的若干片單層石墨烯和少層石墨烯，其中少層石墨烯的層數為2～3層；通過活化在石墨烯片層上形成大量微孔，微孔的尺寸為0.5～3nm；納米顆粒或納米線直接依附在三維石墨烯上，納米顆粒或納米線尺寸為2～30nm，通過雙向交替電流沉積的方法實現在三維石墨烯上的均勻依附；其中，三維石墨烯的制備步驟如下：采用等離子體增強化學氣相沉積方法，以含碳氣體和輔助氣體的混和氣體作為碳源，所述含碳氣體包括CH₄，C₂H₂，C₂F₆的中至少一種，所述輔助氣體包括氬氣、氫和氮氣，含碳氣體和輔助氣體的比例為1∶5，生長溫度為850℃，生長時間控制為1分鐘。

2.根據權利要求1所述的多孔金屬/三維石墨烯復合材料，其特征在于，所述三維石墨烯完全或部分附著于所述多孔金屬，多孔的金屬的孔徑尺寸為2μm～20μm。

3.根據權利要求1所述的多孔金屬/三維石墨烯復合材料，其特征在于，多個所述納米顆粒或納米線附著于所述三維石墨烯之上，所述至少一層納米薄膜包覆多個所述納米顆粒或納米線及所述三維石墨烯。

4.根據權利要求1所述的多孔金屬/三維石墨烯復合材料，其特征在于，多個所述納米顆粒或納米線中的至少一部分附著于所述三維石墨烯之上，所述至少一層納米薄膜的最外層納米薄膜包覆多個所述納米顆粒或納米線、所述三維石墨烯及其它層納米薄膜。

5.根據權利要求1-4的任一項所述的多孔金屬/三維石墨烯復合材料，其特征在于，所述附著有三維石墨烯的多孔金屬選自Ni，Cu，Fe，Al，Cr，Ag，Au，Mn的多孔金屬材料中的其中一種。

6.根據權利要求1-4的任一項所述的多孔金屬/三維石墨烯復合材料，其特征在于，所述納米顆粒或納米線包括金屬納米顆粒或納米線、硫納米顆粒或納米線、氧化物納米顆粒或納米線、硫化物納米顆粒或納米線、半導體納米顆粒或納米線、聚合物納米顆粒或納米線，所述金屬納米顆粒/納米線選自Pt納米顆粒或納米線、Au納米顆粒或納米線、Ag納米顆粒或納米線中的一種或多種；所述氧化物納米顆粒/納米線選自MnO₂納米顆粒或納米線、鋰復合氧化物納米顆粒或納米線、LiCoO₂納米顆粒或納米線、LiMnO₂納米顆粒或納米線、LiMn₂O₄納米顆粒或納米線、LiFePO₄納米顆粒或納米線、Li₄Ti₅O₁₂納米顆粒或納米線、鎳鈷錳酸鋰納米顆粒或納米線、鎳鈷鋁酸鋰納米顆粒或納米線、Mn₃O₄納米顆粒或納米線、MnO納米顆粒或納米線、NiO納米顆粒或納米線、Co₃O₄納米顆粒或納米線、Fe₂O₃納米顆粒或納米線、Fe₃O₄納米顆粒或納米線、V₂O₅納米顆粒或納米線、TiO₂納米顆粒或納米線中的一種或多種；所述硫化物納米顆粒或納米線是MoS₂納米顆粒或納米線；所述半導體納米顆粒或納米線選自Si納米顆粒或納米線、ZnO納米顆粒或納米線中的一種或多種；所述聚合物納米顆粒或納米線選自聚苯胺(PANI)納米顆粒或納米線、聚3，4-己撐二氧噻吩(PEDOT)納米顆粒或納米線中的一種或多種。

7.根據權利要求1-4的任一項所述的多孔金屬/三維石墨烯復合材料，其特征在于，所述至少一層納米薄膜中每一單層納米薄膜厚度為2～5nm。