[發明專利]一種γ-Fe2O3刻蝕的多孔石墨烯復合材料制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910056669.5
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109802117A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 張連營;吳棣本;鞏玉燕;王碩;歐陽伊瑞;蔣孟超;王峰乾
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

本發明公開了一種γ?Fe₂O₃刻蝕的多孔石墨烯復合材料制備方法及應用，包括以下步驟：(1)將氧化石墨烯添加到去離子水中配制成60mL溶液并超聲；(2)將有機鐵源添加到10mL有機溶劑中超聲；(3)溫度80?100℃條件下，將步驟(2)得到液體用移液槍逐滴滴加到步驟(1)所得液體中，滴加過程中，持續攪拌步驟(1)所得液體，滴加完成后，在80?100℃下攪拌；(4)將步驟(3)所得的混合液冷凍干燥；(5)將步驟(4)冷凍干燥后的樣品在管式爐惰性氣氛保護下600?850℃煅燒。本發明通過原位打孔，獲得了一種γ?Fe₂O₃刻蝕的多孔石墨烯復合材料，該材料具有優良的導電性以及豐富的孔通道，在作為鋰離子電池負極材料時，展現出超高的充放電比容量和循環穩定性。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種γ-Fe₂O₃刻蝕的多孔石墨烯復合材料制備方法及應用。

背景技術

能源是人類社會進步和發展的重要物質基礎?？沙潆婁囯x子電池(LIB)因其高儲存能量密度，長壽命周期，無記憶效應而在電子設備中被廣泛使用。自1991年Sony公司商業化LIB以來，石墨烯已被用作商業LIB中的負極材料，但其比容量僅僅只有372mA·h·g^-1。相比之下，過渡金屬氧化物具有更高的充放電理論比容量、能量密度，以及低廉的價格從而被廣泛研究用于LIB負極材料。其中，γ-Fe₂O₃由于其高理論比容量值(約1000mA·h·g^-1)、儲量豐富并且安全性高等特點，引起了研究人員的廣泛關注。然而γ-Fe₂O₃充放電過程中體積變化較大，并且導電性不夠優良導致其表現出放電容量低于理論值、循環穩定性較差。實現石墨烯與γ-Fe₂O₃復合材料的制備，在作為LIB負極材料時展現出了較高的充放電比容量以及循環穩定性。當今科技的飛速發展，人們對于好性能鋰離子電池特別是其高充放電比容量和循環穩定性能，提出了更高的要求。普通石墨烯與γ-Fe₂O₃復合材料在作為LIB負極材料時已不能滿足當前的需要。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的之一在于提供一種γ-Fe₂O₃刻蝕的多孔石墨烯復合材料制備方法；本發明的目的之二在于提供一種γ-Fe₂O₃刻蝕的多孔石墨烯復合材料，在石墨烯表面較均勻鑲嵌γ-Fe₂O₃納米粒子并在其原位表面刻蝕多孔結構，在實現該復合材料較高導電性能的同時提供有效的傳質通道；本發明的目的之三是提供該種γ-Fe₂O₃刻蝕的多孔石墨烯復合材料的應用領域，這種新型材料在作為新能源電池材料特別是作為LIB負極材料時具有潛在的重要應用價值。

本發明的目的之一是通過以下技術方案實現的：

一種γ-Fe₂O₃刻蝕的多孔石墨烯復合材料制備方法，包括以下步驟：

(1)將質量為100-300mg氧化石墨烯添加到去離子水中配制成60mL的溶液并超聲10-60min；

(2)將有機鐵源添加到10mL乙腈中超聲2-10min；

(3)80-100℃，將步驟(2)得到液體用移液槍逐滴滴加到步驟(1)所得液體中，滴加過程中，持續攪拌步驟(1)所得液體，滴加完成后，80-100℃下攪拌1-5h；

(4)將步驟(3)所得的混合液冷凍干燥；

(5)將步驟(4)冷凍干燥后的樣品在管式爐惰性氣氛保護在600-850℃下煅燒1-5h；