[发明专利]氧化石墨烯及复合材料的制备方法和在钠离子电池中的用途

摘要

本发明公开了一种氧化石墨烯及复合材料的制备方法和在钠离子电池中的用途。氧化石墨烯及氧化石墨烯复合材料的用途是用作钠离子电池负极材料，所述的氧化石墨烯复合材料由氧化石墨烯与金属或金属氧化物通过复合方法制备，其中金属包括Ag、Au、Cu、Fe、Sn、Si、Ni、Sb，金属氧化物包括氧化镍、氧化铜、锡氧化物、锑氧化物、钴氧化物、铁氧化物、锰氧化物，其中氧化石墨烯所占的质量百分比为：10～80%。通过多种有效方法制备的氧化石墨烯及其复合材料用作钠离子电池负极材料,具有比容量高,循环稳定性好的优点,同时制作成本低,适于钠离子电池大规模开发与应用。

主权项

一种氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于包括静电喷雾沉积法、沉淀法、化学气相沉积法或水热法，所述的静电喷雾沉积法为：将金属盐和氧化石墨烯按照薄膜所需组成混合，即金属盐：氧化石墨烯=（25～95）wt%:(75～5)wt%，将金属盐和氧化石墨烯的混合物溶液溶于乙醇、乙二醇、1,2‑丙二醇溶剂中的一种或多种，形成浓度为0.001～0.2 mol/L的前驱体溶液，混合均匀后匀速流向喷雾针头，在5～20 kV的静电场作用下，前驱体溶液形成稳定均匀的气溶胶喷雾，沉积于加热温度为100～300 ℃的衬底上形成薄膜，将得到的薄膜在保护气氛下加热处理，得到氧化石墨烯和金属或金属氧化物复合材料；所述的沉淀法为：将金属盐溶于去离子水中形成均匀溶液，在均匀溶液中加入氧化石墨烯后超声分散均匀，其中氧化石墨烯与金属盐的比例为金属盐：氧化石墨烯=（25～95）wt%:(75～5)wt%，之后缓慢滴加沉淀剂，沉淀剂的量由溶液中金属离子发生沉淀反应所需的物质的量计算确定,形成金属氧化物沉淀，离心烘干后得到氧化石墨烯和金属氧化物复合材料，所述的沉淀剂为氨水、氢氧化钠、碳酸钠的一种或多种；所述的化学气相沉积法为：将金属盐和氧化石墨烯按照薄膜所需组成混合，即金属盐：氧化石墨烯=（25～95）wt%:(75～5)wt%，将金属盐和氧化石墨烯的混合物溶液溶于乙醇，形成浓度为0.001～0.2 mol/L的前驱体溶液，将该溶液作为源溶液通过脉冲喷嘴喷射至反应腔体的蒸发区域，脉冲频率为3Hz,单次脉冲喷射时间为50ms，输运速率0.5～1.5mL/min，保持蒸发区域、输运区域和衬底的温度为，将氮气作为载气通入反应室内，流量控制在200～1200sccm，体系压力保持在20～100mbar，沉积时间为60～300min，得到氧化石墨烯和金属或金属氧化物复合材料；所述的水热法为：将摩尔比为1：0.001～1:5的金属盐与活性剂溶于去离子水中，形成均匀溶液，在均匀溶液中加入氧化石墨烯后超声分散均匀，其中氧化石墨烯与金属盐的比例为金属盐：氧化石墨烯=（25～95）wt%:(75～5)wt%，混合均匀后转移至水热反应釜中于100～300 ℃下进行水热反应，反应时间为8～30h，反应结束后离心烘干得到氧化石墨烯和金属或金属氧化物复合材料，所述的活性剂为NaOH、溴化十六烷基三甲铵、聚醋酸乙烯酯、油酸、油胺中的一种或多种。