[发明专利]一种单质硅-石墨烯纳米带复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种单质硅-石墨烯纳米带复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制备单质硅悬浮液

将粒径小于300nm的单质硅材料加入去离子水中搅拌0.5～12h，得到单质硅的悬浊液，单质硅在去离子水中的浓度为0.001-0.01g/mL；然后往悬浊液中加入粘结剂，并在20-1000Hz的频率下超声10～300min，制得均匀的单质硅悬浮液；所述粘结剂与单质硅的质量之比为1∶0.1～50；

2)制备石墨烯纳米带

2.1)将石墨化碳纳米管加入到强氧化性酸中搅拌1～24h制得混合物I；

2.2)然后向混合物I中加入过渡金属氧化助剂，在室温下搅拌0.1～5h后再转移到水浴锅中，再在50～90℃恒温下搅拌1～10h就制得混合物II；步骤2.1)所述的碳纳米管在步骤2.1)所述的强氧化性酸中的浓度为0.0005-0.02g/mL，步骤2.2)所述的过渡金属氧化助剂在步骤2.1)所述的强氧化性酸中的浓度为0.0005-0.2g/mL；

2.3)向混合物II中加入质量分数为30％的双氧水和去离子水，混合反应0.5-3h制得混合物III；所述双氧水、所述去离子水、所述强氧化性酸的体积比为1∶5～20∶0.5～5；

2.4)用质量分数为2～5％的盐酸对混合物III进行超声清洗；超声的频率为20-1000Hz，时间为10～300min，清洗次数为2～5次，然后再用去离子水对混合物在转速为1000-15000转/秒的条件下反复离心清洗至中性，接着在60-150℃下干燥6～24h，就制得石墨烯纳米带；

3)制备单质硅-石墨烯纳米带复合材料

将步骤2.4)所述石墨烯纳米带加入到步骤1)所得到的单质硅悬浮液中，石墨烯纳米带的质量与步骤1)中单质硅的质量比为1∶0.1～20；再在50～1000Hz频率下超声震荡30～240min的后，制得单质硅-石墨烯纳米带胶状物；将胶状物在60-150℃下干燥6～24h，在升温速率为2～5℃/min下，升温至烧结温度为200～600℃，惰性气氛下烧结1～10h制得单质硅-石墨烯纳米带复合材料。

2.按照权利要求1所述的一种单质硅-石墨烯纳米带复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤2.2)所述的过渡金属氧化助剂选自高锰酸钾、高锰酸钠、高铁酸钾、高铁酸钠、四氧化锇中的一种或多种；

步骤2.1)所述的强氧化性酸选自浓硫酸、浓硝酸、氯的含氧酸、溴的含氧酸或碘的含氧酸中的一种；

步骤1)所述的粘结剂选自聚乙烯、聚丙烯、聚醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚乙烯醇缩甲醛、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、葡萄糖、蔗糖、聚甲基纤维素或聚乙基纤维素中的一种或多种。