[发明专利]钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料，其特征在于，为层状结构，由纳米级钴基复杂氧化物和石墨烯组成，所述的钴基复杂氧化物的通式为MCo₂O₄，其中M为Fe、Cu或Mg。

2.根据权利要求1所述的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料，其特征在于，所述的复合材料中石墨烯的重量百分含量为0.4%～20%。

3.根据权利要求1所述的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料，其特征在于，所述的纳米级钴基复杂氧化物的颗粒直径为1纳米～5纳米。

4.根据权利要求1所述的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料，其特征在于，所述的纳米级钴基复杂氧化物颗粒分散于石墨烯片层中，各石墨烯片层形成层状结构。

5.根据权利要求4所述的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料，其特征在于，所述的复合材料中纳米级钴基复杂氧化物颗粒均匀分散于石墨烯片层中，各石墨烯片层形成层状结构。

6.根据权利要求1～5任一项所述的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将二价Co盐与二价M盐按Co²⁺和M²⁺摩尔比为2:1溶于去离子水或有机溶剂中，得到Co²⁺和M²⁺总浓度为0.015mol/L～0.15mol/L的溶液，再加入氧化石墨烯，经超声分散混合均匀，然后加入碱性调节剂将pH值调至8～10，并在70℃～90℃下回流8小时～32小时，得到混合溶液；

所述的氧化石墨烯的加入量为钴基复杂氧化物MCo2O4理论重量的1%～50%；其中M=Fe、Cu或Mg；

2）将步骤1）的混合溶液密封升温至140℃～200℃，反应1小时～24小时后冷却，收集固体产物，经去离子水和无水乙醇交替反复洗涤，干燥，得到层状结构的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的二价Co盐为二价Co的氟化物、二价Co的氯化物、二价Co的硝酸盐、二价Co的硫酸盐、二价Co的草酸盐、二价Co的醋酸盐或所述任意一种盐的水合物；

所述的二价M盐为二价M的氟化物、二价M的氯化物、二价M的硝酸盐、二价M的硫酸盐、二价M的草酸盐、二价M的醋酸盐或所述任意一种盐的水合物。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂是乙醇、丙三醇、甲醇、乙二醇、1-丁醇、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶、乙二胺、苯或甲苯。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的碱性调节剂是氨水、乙醇胺水溶液、氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。

10.根据权利要求1、2、3、4或5所述的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料的应用，其特征在于，所述的钴基复杂氧化物/石墨烯复合材料在作为或制备锂离子电池负极材料中的应用。