[发明专利]具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料，其特征在于，包括：

在基体上垂直并交缠生长的石墨烯纳米片；

包覆在所述石墨烯纳米片上的TiNb₂O₇，形成VG/TiNb₂O₇纳米片；

以及包覆在所述VG/TiNb₂O₇纳米片上的硫掺杂碳层，形成VG/TiNb₂O₇@S-C三维多孔阵列。

2.根据权利要求1所述的具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料，其特征在于，所述的石墨烯纳米片的厚度为5-8nm，所述的VG/TiNb₂O₇纳米片的厚度为20-50nm，最后得到的VG/TiNb₂O₇@S-C三维多孔阵列的厚度，即VG/TiNb₂O₇@S-C核壳阵列纳米片厚度为50-120nm。

3.根据权利要求1或2所述的具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)通过等离子体增强化学气相沉积方法，将石墨烯阵列有序沉积于碳布上，得到垂直石墨烯纳米片；

(2)将垂直石墨烯纳米片烘干，以该垂直石墨烯纳米片作为生长基底，利用钛酸异丙酯和五氯化铌作为前驱体进行溶剂热反应，反应完之后清洗、烘干，热处理煅烧，得到VG/TiNb₂O₇纳米片；

(3)将3,4-乙撑二氧噻吩和LiClO₄溶解于乙腈中，通过恒电流阳极沉积，在制备的VG/TiNb₂O₇纳米片上沉积PEDOT后，煅烧，得到具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，等离子体增强化学气相沉积方法中，微波频率为2.2～2.6GHz和微波功率1.5kW～2.5kW。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的钛酸异丙酯与五氯化铌的质量比为1：1.5～2.5。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的溶剂热反应的反应条件为：180℃～220℃反应4h～8h。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的热处理煅烧的条件为：600℃～800℃热处理煅烧1h～3h；

所述的热处理煅烧在氩气保护气氛下进行。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的3,4-乙撑二氧噻吩、LiClO₄和乙腈的配比为0.3mL～0.7mL：0.5g～1.5g：80mL～120mL。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的煅烧的条件为：600℃～800℃煅烧1h～3h；

所述的煅烧在氩气保护气氛下进行。

10.根据权利要求1所述的具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料作为锂离子电池负极材料的应用。