[发明专利]一种硅掺杂的石墨烯复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅掺杂的石墨烯复合材料，其特征在于，包括硅和石墨烯；所述硅掺杂在石墨烯中；所述的硅掺杂的石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯在氨气气氛中微波加热，得到掺氮石墨烯；(2)将所述掺氮石墨烯、纳米硅颗粒、有机酸加入溶剂中，进行溶剂热反应，洗涤，得到所述石墨烯复合材料。

2.根据权利要求1所述的硅掺杂的石墨烯复合材料，其特征在于，所述硅掺杂的石墨烯复合材料中硅与碳的摩尔比为1：(10-120)。

3.根据权利要求1所述的硅掺杂的石墨烯复合材料，其特征在于，步骤(1)中，所述微波加热的温度为100℃-120℃，微波加热的时间为20-40min；步骤(2)中，所述溶剂热反应的温度为150℃-160℃，溶剂热反应的时间为6-10小时。

4.根据权利要求1所述的硅掺杂的石墨烯复合材料，其特征在于，步骤(2)中，所述有机酸为一水合柠檬酸；步骤(2)中，所述掺氮石墨烯、纳米硅颗粒和有机酸的质量比为1:(0.01-0.1):(1-3)。

5.根据权利要求1所述的硅掺杂的石墨烯复合材料，其特征在于，所述石墨烯是由以下制备方法制得：

1)将废旧锂电池放电、拆解，取出负极片加热，再置于水中进行超声处理，得到石墨负极材料和集流体；

2)用酸溶液浸渍所述石墨负极材料，过滤，取滤渣洗涤，干燥，烧结，得到修复石墨材料；

3)将所述修复石墨材料、高锰酸钾和酸溶液混合，加热反应，得到悬浊液；

4)将双氧水加入所述悬浊液中进行水热反应，离心，取滤渣洗涤，干燥，加热，得到石墨烯。

6.根据权利要求5所述的硅掺杂的石墨烯复合材料，其特征在于，步骤2)中，所述酸溶液为硫酸、硝酸、盐酸中的至少一种；步骤2)中，所述烧结的温度为700℃-800℃，烧结的时间为3-5小时，烧结的气氛为惰性气氛，所述惰性气氛中的气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种；步骤4)中，所述加热的温度为100℃-120℃，加热的时间为1-3小时，加热的气氛为惰性气氛，所述惰性气氛中的气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种。

7.根据权利要求5所述的硅掺杂的石墨烯复合材料，其特征在于，步骤3)中，所述酸溶液是由硫酸和磷酸按体积比为1:(1-3)混合得到；步骤3)中，所述修复石墨材料、高锰酸钾和酸溶液的质量体积比为1:(0.3-0.5):(40-60)。

8.一种负极材料，其特征在于，包括权利要求1-7所述的硅掺杂的石墨烯复合材料。

9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-7所述的硅掺杂的石墨烯复合材料。