[發明專利]一種多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法及其應用于鋰離子電池負極

有效

• 申請號: 202111300701.3
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114203983B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 陳耀;沈小平;季振源
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/583
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1.一種多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將氧化石墨超聲分散于去離子水中，得到1～3mg/mL的氧化石墨烯分散液；

（2）將三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽和陽離子聚電解質分別溶解在氯化鈉溶液中，再加入氧化石墨烯分散液，攪拌10～14h后，離心分離、去離子水洗滌后，將沉淀物再超聲分散于去離子水中，得到濃度為1～3mg/mL的陽離子聚電解質改性的氧化石墨烯分散液，其中所述陽離子聚電解質、三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽和氯化鈉的質量比為25:3～5:2，優選25:4:2，氯化鈉溶液和氧化石墨烯分散液的體積比為12:5～9，優選12:7；

（3）多孔鉬酸鋅/石墨烯復合負極材料的制備：

（3-1）將鋅鹽加入去離子水中，攪拌溶解得0.01～0.15mol/L的溶液a，優選0.1mol/L；

（3-2）將八氰基合鉬酸鉀（K₄[Mo(CN)₈]·2H₂O）加入去離子水中，攪拌溶解得0.01～0.03mol/L的溶液b，優選0.025mol/L；

（3-3）將溶液a加入到陽離子聚電解質改性的氧化石墨烯分散液中，攪拌10～14h，優選12h；再加入溶液b，攪拌1～6h，優選4h，離心分離，沉淀物用去離子水洗滌，冷凍干燥；其中所述溶液a、溶液b與陽離子聚電解質改性的氧化石墨烯分散液的體積比為2:1～4:7，優選2:2:7；

（3-2）產物在惰性氣體中于600～800℃加熱2～6h，優選700℃加熱2h，即得。

2.根據權利要求1所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）所述將三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽和陽離子聚電解質分別溶解在氯化鈉溶液中，再加入氧化石墨烯分散液，攪拌12h。

3.根據權利要求1所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）所述陽離子聚電解質為聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）、陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）或聚丙烯胺鹽酸鹽（PAH）中的一種，優選聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA），其中PDDA的分子量小于100000。

4.根據權利要求1所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）所述氯化鈉溶液濃度為0.03～0.06 mol/L，優選0.05 mol/L，冷凍干燥溫度為- 40～- 60 ℃，優選- 50 ℃。

5.根據權利要求1所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（3-1）所述鋅鹽為乙酸鋅（(CH₃COO)₂Zn·2H₂O），氯化鋅（ZnCl₂）或硝酸鋅（Zn(NO₃)₂·6H₂O），優選乙酸鋅（(CH₃COO)₂Zn·2H₂O）。

6.根據權利要求1所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（3-2）所述八氰基合鉬酸鉀與乙酸鋅的摩爾比為1:2～1:6，優選1:4。

7.根據權利要求1所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（3-3）中所述惰性氣體為氬氣，升溫速率為2～5℃/min，優選2℃/min。

8.根據權利要求1-7任一所述方法制備得到的多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料。

9.根據權利要求8所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料，其特征在于：鉬酸鋅/氧化鋅納米顆粒組成的多孔微米片緊密地附著于還原氧化石墨烯骨架上，所述納米顆粒的粒徑為30～60nm。

10.一種如權利要求8所述多孔鉬酸鋅/氧化鋅/石墨烯復合材料的應用，其特征在于：將其應用于鋰離子電池負極。