[发明专利]一种核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1.将三维多孔石墨烯均匀分散到含有金属盐的有机溶剂中，然后滴加一定用量比的去离子水搅拌，得到三维多孔石墨烯和金属盐的均匀分散液；

S2.将步骤S1所得分散液移至水热反应釜中，在100～140℃水热反应2～12h，待其自然冷却后，经抽滤、洗涤、烘干处理，得到金属氧化物/三维多孔石墨烯；

S3.将金属氧化物/三维多孔石墨烯超声分散到含有聚合物单体的水溶液中，在碱性条件下自聚合或酸性条件下加入氧化剂引发聚合，将其单体聚合到金属氧化物/三维多孔石墨烯的表面，再经抽滤、洗涤、烘干后，得到聚合物@金属氧化物/三维多孔石墨烯的复合材料；

S4.将步骤S3所得产物在惰性气氛下500～1000℃进行热处理，升温速率为5～10℃/min，保温时间为0.5～6h，即得到核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯的复合材料。

2.根据权利要求1所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的金属盐为锡盐、锗盐或锑盐。

3.根据权利要求2所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述锡盐为四氯化锡、氯化亚锡、硝酸锡、硝酸亚锡、醋酸锡或醋酸亚锡；所述锗盐为四氯化锗或四乙基锗；所述锑盐为三氯化锑、硝酸锑或醋酸锑。

4.根据权利要求1所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的有机溶剂为无水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、异丙醇或N,N-二甲基酰胺；所述的金属盐的浓度为0.005～1.5mol/L；所述的金属盐的摩尔与三维多孔石墨烯的质量比为(0.005～0.5)mol：1g；所述的金属盐的摩尔与去离子水的体积比为(1.5×10^-6～3.0×10^-3)mol：1mL。

5.根据权利要求1所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述搅拌的时间为5～120min。

6.根据权利要求1所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2和S3中所述抽滤和洗涤的溶剂为无水乙醇或去离子水中的一种以上；所述烘干的温度为60～100℃，烘干的时间为2～12h。

7.根据权利要求1所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述的聚合物单体为多巴胺、苯胺、吡咯或噻吩；所述碱性条件为pH＝8～10，碱性条件用氨水或Tris缓冲溶液调节；所述酸性条件为pH＝4～6，酸性条件用HCl、H₂SO₄或柠檬酸调节；所述氧化剂为FeCl₃、NH₄S₂O₈或K₂Cr₂O₇。

8.根据权利要求1所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的惰性气氛为氮气、氦气或氩气。

9.一种由权利要求1-8任一项所述方法制备的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料。

10.权利要求9所述的核壳结构的碳@金属氧化物@金属/三维多孔石墨烯复合材料在锂离子电池和钠离子电池中的应用。