[發(fā)明專利]一種層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811036103.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN108946801B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧紅斌;阮英波;楊重陽;張佳佳;趙則棟;王燦燦;馬建華;孫敏強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/19
• 分類號(hào): C01B32/19;C01G23/047;C01G49/08;C01G45/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.一種層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）：將層狀石墨烯框架材料加入到金屬鹽水溶液中，待金屬鹽水溶液充分進(jìn)入層狀石墨烯框架材料層間后，過濾得到層間含大量金屬鹽水溶液的濕態(tài)層狀石墨烯框架材料顆粒；步驟（1）中所用層狀石墨烯框架材料是由氧化石墨烯三維結(jié)構(gòu)體與多氨基聚醚胺反應(yīng)制備得到的，所述層狀石墨烯框架材料由周期性平行排列的石墨烯片層和層間鏈接兩個(gè)相鄰片層的多氨基聚醚胺分子鏈以及微孔/介孔孔道構(gòu)成；所述氧化石墨烯三維結(jié)構(gòu)體是由原料石墨經(jīng)氧化而不剝離得到的氧化石墨烯聚集體顆粒，在該聚集體顆粒中，氧化石墨烯片層呈平行周期性排列，層間距為0.8~50納米；所述多氨基聚醚胺是一類主鏈為聚醚結(jié)構(gòu)，鏈端含氨基的線性或枝化聚合物或齊聚物，鏈端所帶氨基官能團(tuán)的數(shù)量大于或等于兩個(gè)；

（2）：將步驟（1）得到的濕態(tài)層狀石墨烯框架材料顆粒經(jīng)預(yù)處理，得到石墨烯層間包含大量金屬鹽前驅(qū)體的石墨烯框架材料/金屬鹽前驅(qū)體復(fù)合物；

所述預(yù)處理方法采用下述（a）方法或（b）方法中任一種得到：

（a）方法：將所述濕態(tài)層狀石墨烯框架材料顆粒加入金屬鹽的沉淀劑溶液中，沉淀物經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得到石墨烯層間包含大量金屬鹽沉淀物的石墨烯框架材料/金屬鹽沉淀物復(fù)合物顆粒；

（b）方法：將所述濕態(tài)層狀石墨烯框架材料顆粒直接干燥得到層狀石墨烯/金屬鹽復(fù)合物顆粒；

（3）：將步驟（2）得到的石墨烯框架材料/金屬鹽前驅(qū)體復(fù)合物經(jīng)高溫煅燒，得到最終的層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料；

所述層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料由周期性交替平行排列的單層石墨烯片和金屬氧化物層構(gòu)成，其中：石墨烯片層與金屬氧化物層的質(zhì)量比為100: 1~10000。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述的金屬鹽水溶液為可溶性鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽、鈦鹽、鋅鹽、鉻鹽、銅鹽、錳鹽、鋇鹽、鎳鹽、鈷鹽、鋯鹽、錫鹽、銀鹽或鎢鹽中的一種或幾種混合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述金屬鹽水溶液的濃度為0.0001-100摩爾/升。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述過濾方法采用離心、真空抽濾、篩網(wǎng)過濾、紗布過濾或自然沉降中的任一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中所述高溫煅燒條件為：在氮?dú)饣驓鍤鈿夥障拢?00-1500℃溫度下，煅燒0.5-20小時(shí)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，h步驟（2）的（a）方法中所述金屬鹽的沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水中的一種或幾種混合，或者是碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸銨中的一種或幾種混合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層狀石墨烯/金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述干燥方法為噴霧干燥、冷凍干燥、超零界干燥或真空干燥中的任一種。