[发明专利]一种三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法

权利要求书

1.一种三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将二价金属盐、碳源前体、沉淀剂充分溶解于水中，取得混合液；再将混合液进行水热反应，取得悬浊液；接着将悬浊液依次进行离心、洗涤、干燥处理，取得干燥后的粉末状前驱体；然后将前驱体与氰胺化合物混合研磨后进行碳化处理，取得黑色粉末；最后将黑色粉末经过酸洗处理，得到三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料；

其中，所述二价金属盐、碳源前体、沉淀剂的添加量按摩尔之比为二价金属盐：碳源前体：沉淀剂＝1：2-5：3-5；

所述二价金属盐为镍盐、亚铁盐或者钴盐；其中，所述镍盐选自氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍中的一种或者多种；所述钴盐选自硝酸钴、氯化钴、醋酸钴的一种或者多种；所述亚铁盐选自氯化亚铁或硫酸亚铁。

2.根据权利要求1所述的三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的具体步骤为：将混合液置入水热反应釜中在温度为150-200℃的条件下反应10-48h。

3.根据权利要求1所述的三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的具体步骤为：将前驱体与氰胺化合物混合研磨后放入管式炉，在惰性气氛下，以2-5℃/min从室温升温至700-1000℃，并保持1-6h，自然冷却至室温，得到黑色粉末。

4.根据权利要求1或3所述的三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体与氰胺化合物的添加量按质量之比为前驱体：氰胺化合物＝1：3-7。

5.根据权利要求1或3所述的三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，所述氰胺化合物选自双氰胺或三聚氰胺。

6.根据权利要求1所述的三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，所述酸洗处理的具体步骤为：将黑色粉末放入摩尔浓度为3-10mol/L的盐酸溶液中，在温度为60-100℃的条件下搅拌反应24-48h，之后冷却至室温，再经过离心处理，并用蒸馏水洗涤至溶液的pH＝6.8-7.2，最后将离心得到沉淀物放入温度为60-80℃的烘箱中干燥10-24h，即得到三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料。

7.根据权利要求1或2所述的三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，所述碳源前体选自间苯二酚、对苯二酚、氨基葡萄糖、葡萄糖、蔗糖、果糖中的一种或者多种；所述沉淀剂选自尿素、氢氧化钾、氢氧化钠、六次甲基四胺、氯化铵中的一种。

8.根据权利要求1所述的三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)反应物的溶解：

先将二价金属盐、碳源前体、沉淀剂按摩尔之比为二价金属盐：碳源前体：沉淀剂＝1：2-5：3-5充分溶解于水中，取得混合液；

其中，所述二价金属盐为镍盐、亚铁盐或者钴盐；所述镍盐选自氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍中的一种或者多种；所述钴盐选自硝酸钴、氯化钴、醋酸钴的一种或者多种；所述亚铁盐选自氯化亚铁或硫酸亚铁；所述碳源前体选自间苯二酚、对苯二酚、氨基葡萄糖、葡萄糖、蔗糖、果糖中的一种或者多种；所述沉淀剂选自尿素、氢氧化钾、氢氧化钠、六次甲基四胺、氯化铵中的一种；

2)水热反应：

将混合液置入水热反应釜中在温度为150-200℃的条件下反应10-48h，取悬浊液依次进行离心、洗涤、干燥处理，取得干燥后的粉末状前驱体；

3)碳化处理：

将前驱体与氰胺化合物按质量之比为前驱体：氰胺化合物＝1：3-7混合研磨后放入管式炉，在惰性气氛下，以2-5℃/min从室温升温至700-1000℃，并保持1-6h，自然冷却至室温，得到黑色粉末；

4)酸洗处理：

将黑色粉末放入摩尔浓度为3-10mol/L的盐酸溶液中，在温度为60-100℃的条件下搅拌反应24-48h，之后冷却至室温，再经过离心处理，并用蒸馏水洗涤至溶液的pH＝6.8-7.2，最后将离心得到沉淀物放入温度为60-80℃的烘箱中干燥10-24h，即得到三维结构石墨烯/碳纳米管杂化碳材料。