[发明专利]三维石墨烯复合材料、其制造方法及应用

说明书

一种三维石墨烯复合材料，包括三维石墨烯、依附于所述三维石墨烯上的多个纳米颗粒和/或至少一层纳米薄膜。该三维石墨烯复合材料将石墨烯材料与纳米颗粒和或/纳米薄膜材料结合在一起，充分结合了上述各材料的优点，而同时又避免了各材料的缺点。

技术领域

本公开涉及三维石墨烯复合材料、其制造方法及应用。

背景技术

石墨烯(Graphene)是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

目前，石墨烯在诸多方面存在非常有前景的应用，但在实用化过程中也存在诸多待解决的技术问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种三维石墨烯复合材料，包括三维石墨烯、依附于所述三维石墨烯上的多个纳米颗粒和/或至少一层纳米薄膜。

在一种实施方式中，例如，所述三维石墨烯复合材料包括三维石墨烯、依附于所述三维石墨烯上的所述多个纳米颗粒和所述至少一层纳米薄膜。

在一种实施方式中，例如，所述多个纳米颗粒附着于所述三维石墨烯之上，所述至少一层纳米薄膜包覆所述多个纳米颗粒及所述三维石墨烯。

在一种实施方式中，例如，所述多个纳米颗粒中的至少一部分附着于所述三维石墨烯之上，所述至少一层纳米薄膜的最外层纳米薄膜包覆所述多个纳米颗粒、所述三维石墨烯及其他层纳米薄膜。

在一种实施方式中，例如，所述三维石墨烯具有多孔结构，平均孔道直径为10nm-200nm，优选20nm-50nm。

在一种实施方式中，例如，所述三维石墨烯包括无规则地聚集在一起的若干片多层石墨烯和/或单层石墨烯。

在一种实施方式中，例如，在所述若干片多层石墨烯和/或单层石墨烯中，每一片石墨烯的碳原子层数为1-10层，优选2-5层。

在一种实施方式中，例如，所述纳米颗粒尺寸为2-100nm，优选3-50nm，优选5-20nm。

在一种实施方式中，例如，所述纳米颗粒包括金属纳米颗粒、非金属纳米颗粒、氧化物纳米颗粒、硫化物纳米颗粒、半导体纳米颗粒和/或聚合物纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pt纳米颗粒、Au纳米颗粒、Ag纳米颗粒；所述非金属纳米颗粒包括S纳米颗粒；所述氧化物纳米颗粒包括MnO₂纳米颗粒、锂复合氧化物纳米颗粒、LiCoO₂纳米颗粒、LiMnO₂纳米颗粒、LiMn₂O₄纳米颗粒、LiFePO₄纳米颗粒、Li₄Ti₅O₁₂纳米颗粒、镍钴锰酸锂纳米颗粒、镍钴铝酸锂纳米颗粒、Mn₃O₄纳米颗粒、MnO纳米颗粒、NiO纳米颗粒、Co₃O₄纳米颗粒、Fe₂O₃纳米颗粒、Fe₃O₄纳米颗粒、V₂O₅纳米颗粒、TiO₂纳米颗粒；所述硫化物纳米颗粒包括MoS₂纳米颗粒；所述半导体纳米颗粒包括Si纳米颗粒、ZnO纳米颗粒；所述聚合物纳米颗粒包括聚苯胺(PANI)纳米颗粒、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)纳米颗粒。

在一种实施方式中，例如，所述至少一层纳米薄膜中每一单层纳米薄膜厚度为2-100nm，优选3-50nm，优选5-20nm。