[发明专利]一种碳包覆硅/石墨烯复合物及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种碳包覆硅/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）前驱体的制备：先将氧化石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠和水混合成混合溶液，再将正硅酸乙酯缓慢加入混合溶液中，搅拌后水热反应；然后对反应液进行离心、水洗、过滤、干燥后，煅烧得到二氧化硅/石墨烯复合物；

（2）镁热还原：将二氧化硅/石墨烯复合物与镁粉、熔盐混合，并放入密闭的不锈钢反应器中，在惰性气体气氛的保护下高温反应；反应产物使用氢氟酸刻蚀，然后对其经抽滤、水洗、真空干燥得到硅/石墨烯混合物；

（3）将硅/石墨烯混合物、三聚膦腈和4,4-二羟基二苯砜加入无水乙醇中，再加入三乙胺，恒温超声8~12 h，混合物经离心分离、乙醇洗涤、真空干燥，得到多聚膦腈包覆的硅/石墨烯复合物；

（4）高温碳化：将多聚膦腈包覆的硅/石墨烯复合物在惰性气体气氛下高温碳化，然后冷却至室温后得到表面包覆碳的二维的碳包覆硅/石墨烯复合物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的氧化石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠的质量比为3000~5000：200~300：4~5。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的搅拌是在40~60℃下搅拌12~24h；水热反应是在120~180℃下反应12~48h；所述离心转速为2000~6000rpm；所述干燥的温度80~120℃，煅烧是在惰性气体气氛下保护下进行，其温度为600~800℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的二氧化硅/石墨烯复合物与镁粉、熔盐的质量比为1：1~1.5：10~15；所述熔盐为氯化钠、氯化钾中的一种或者两种混合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述高温反应的温度为600~800℃、反应时间为1~3 h；所述氢氟酸刻蚀的时间为1~3 h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述硅/石墨烯混合物、三聚膦腈、4， 4-二羟基二苯砜的质量比为2~4：1：4.3；所述三乙胺的滴加量为8~20 ml。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述超声时间为8~12 h，混合物离心分离的转速为4000~6000 rpm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述高温碳化的为两段式升温，其中第一段是先从常温以升温速率为1℃/min升温至600℃，保温2h；第二段是以升温速率为1℃/min，从600℃升温至900℃下热处理 3h。

9.一种如权利要求1所述的制备方法制备的碳包覆硅/石墨烯复合物。

10.如权利要求9所述的碳包覆硅/石墨烯复合物的用途，其特征在于：所述碳包覆硅/石墨烯复合物用作锂离子电池的负极材料。