[发明专利]一种镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法及其在锂离子电池中的应用

权利要求书

1.一种镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)经由三维纳米微球自组装方式制备三维有序聚苯乙烯微球密堆积结构；

(2)制备镍基三维有序介孔结构；

(3)制备镍基有序介孔二氧化钛/石墨烯复合材料。

2.如权利要求1所述的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体包括如下步骤：

(11)对金属钨片基体进行表面预处理；

(12)将经步骤(11)处理完成的金属钨片置于聚苯乙烯微球分散液中，聚苯乙烯微球在钨片表面进行自组装，以制得三维有序排列的密堆积结构。

3.如权利要求2所述的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(11)进一步包括：

(11a)将金属钨片进行双面抛光；以及

(11b)将经双面抛光后的金属钨片置于有机溶液中，除去其表面的油脂，其中，所述有机溶液为乙醇、丙酮及异丙醇，所述金属钨片被依次置于上述有机溶液中；

而步骤(12)则进一步包括：

(12a)制备聚苯乙烯微球分散液；

(12b)将经步骤(11)处理完成的金属钨片垂直置于制备好的聚苯乙烯微球分散液中；以及

(12c)将浸泡于聚苯乙烯微球分散液中的金属钨片放置于恒温热台上，随着分散液中的水分蒸发，聚苯乙烯微球在钨片表面完成自组装。

4.如权利要求3所述的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(12a)中，所述聚苯乙烯微球分散液通过如下方式制备：将0.08～0.1g的聚苯乙烯微球水溶液置于40～50mL的超纯水中，急速搅拌使其充分分散。

5.如权利要求4所述的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)为通过电化学沉积方法制备镍基三维有序介孔结构，其进一步包括以下步骤：

(21)通过电化学沉积的方法，在所述三维有序的密堆积微球结构的反向空隙中沉积金属镍；

(22)在步骤(21)中的电沉积完成后，将所得到的产品置于四氢呋喃溶剂中，以溶解去除聚苯乙烯。

6.如权利要求4所述的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)为通过原子层沉积方法以及喷涂技术制备镍基有序介孔二氧化钛/石墨烯复合材料，其进一步包括如下步骤：

(31)采用原子层沉积法，在镍基三维有序介孔结构上沉积二氧化钛，以形成二氧化钛薄膜，所述二氧化钛薄膜的厚度为10到15nm；

(32)采用喷涂技术，在所述二氧化钛薄膜表面喷淋还原氧化石墨烯；

(33)对由步骤(32)获得的产品进行低温干燥。

7.如权利要求5或6所述的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(31)所述的电化学沉积的方法中，电流强度被设定为2mA，电沉积时长为1到2小时。

8.一种根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的制备方法制备的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料，该材料自上而下依次包括由镍金属构成基底、由二氧化钛沉积而成的中间层以及由还原氧化石墨烯喷涂而成的顶层。

9.一种根据权利要求8所述的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料的应用，其应用于锂离子电池的电极负极材料。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池负极由根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的制备方法制备而成的镍基三维有序二氧化钛/石墨烯复合材料构成，所述锂离子电池正极由锂金属片构成，其电解液为六氟磷酸锂，其隔膜为聚丙烯薄膜。