[发明专利]一种氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料作为锂离子电池的负极材料。所述氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料是在氧化石墨烯溶液中滴加单氰胺溶液，磁力搅拌，油浴加热直至石墨烯溶液中水完全蒸发，得到氧化石墨烯与单氰胺的混合物A；在惰性气体下，将混合物A在600～900℃下煅烧后取出，研磨成粉末，得到氮掺杂石墨烯；将氮掺杂石墨烯与三氯化锑加入到乙醇中超声分散，滴加去离子水，在60～120℃下水热反应，经离心，洗涤，干燥制得。将氧化锑/氮掺杂石墨烯材料作为锂离子电池的负极材料组装成锂离子电池，表现出良好的性能。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，更具体地，涉及一种氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

在过去的几十年间，锂离子电池一直由于其高的能量密度，轻的质量以及良好的循环性能，受到人们的极大关注。但是一些传统的锂离子电池负极材料比容量低，倍率性能差，而极大的限制了其应用。所以寻找一些新的锂电负极材料十分有必要，目前一些氧化物材料如氧化铁，氧化锡，氧化钴以及氧化钛等材料都被研究用来作为锂电负极材料，它们都拥有很高的容量，但同时导电性很差，在充放电过程中还会发生很大的体积膨胀，这极大的影响了其在使用过程中的稳定性。为了解决这个问题，常常将一些氧化物材料与其它材料复合做成复合材料再用于锂离子电池的负极。

石墨烯作为一种新发现的二维材料，从被发现以来到现在一直都引起了人们的极大关注，石墨烯拥有良好的机械性能，光学性能，电学性能等等。在电学中，石墨烯具有良好的导电性与离子传输率，同时具有高的比表面积，可直接做为超级电容器的电极材料。然而当单纯的把石墨烯作为锂电的负极材料，由于其优良的性质使得其循环性能和倍率都很好，但容量却十分小，很难满足目前人们对锂离子电池的要求。利用石墨烯与一些高容量的物质如金属氧化物、硫化物等组成复合材料，既具有良好的循环和倍率性能，又具有高的比容量，是一种很好的锂电负极材料。

目前，制作石墨烯一个主要方法就是通过氧化石墨烯还原得到，石墨烯由于疏水性很难直接分散在水中，但氧化石墨烯由于带有一些官能团可以直接配成水溶液，可以进一步与其它物质反应。在石墨烯还原前加入一些含氮的物质可以将石墨烯还原成氮掺杂石墨烯。氮掺杂石墨烯具有褶皱状结构，且具有跟多的活性位点，可以很好的与其它物质结合。同时氮掺杂可以进一步提高其导电性，使得但掺杂石墨烯的电学性能更加优异。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种上述氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法。该方法制备工艺简单，制备方法环保。

本发明的再一目的在于提供一种上述氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料，所述氧化锑/氮掺杂石墨烯复合材料是在氧化石墨烯溶液中滴加单氰胺溶液，磁力搅拌，油浴加热直至石墨烯溶液中水完全蒸发，得到氧化石墨烯与单氰胺的混合物A；在惰性气体下，将混合物A在600～900℃下煅烧后取出，研磨成粉末，得到氮掺杂石墨烯；将氮掺杂石墨烯与三氯化锑加入到乙醇中超声分散，滴加去离子水，在60～120℃下水热反应，经离心，洗涤，干燥制得。

优选地，所述是氧化石墨烯的质量和单氰胺溶液的体积比为(10～15)mg：1ml。

优选地，所述单氰胺水溶液的质量浓度为40～60％。

优选地，所述惰性气体为氮气或氩气。

优选地，所述煅烧的时间为2～5h；所述超声的时间为10～60min。

优选地，所述氮掺杂石墨烯和三氯化锑的质量比为1：(0.1～1)，所述乙醇和去离子水的体积比为1：(0.05～0.2)，所述氧化石墨烯和三氯化锑的总质量和乙醇的体积比为(1～10)mg：1ml。