[发明专利]氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料及其制备方法

摘要

一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。该材料能够在能源领域，特别是在动力电源锂离子电池领域中得到应用。本发明采用溶剂热的方法先得到有机金属化合物与石墨烯的复合物，然后在氨气存在的气氛中热处理得到氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材。该合成方法简单易行，且更重要的是在整个合成过程中不需要额外加入其它碳源，由金属有机前驱体中的有机部分直接热分解碳化自包覆在金属氧化物纳米粒子的表面，另外金属氧化物纳米粒子是由前驱体中金属部分的热分解转化而来的，在整个化学变化过程中伴随着氮元素的掺杂。

主权项

一种氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料的制备方法，其步骤如下：(1)将20‑100毫克氧化石墨烯在15‑40毫升有机溶剂中超声分散30‑120分钟，得到氧化石墨烯分散液；(2)将5‑15毫升同步骤(1)相同的有机溶剂和5‑20毫升丙三醇混合，搅拌15‑60分钟，制成均匀的混合溶液；(3)将0.4‑2.0克金属盐加入到步骤(2)的溶液中，搅拌10‑60分钟；(4)将步骤(1)制备的氧化石墨烯分散液快速倾倒加入到步骤(3)的溶液中，搅拌10‑60分钟；(5)将步骤(4)得到的溶液装入反应釜中，密闭后在自生压力下恒温晶化，待晶化完毕后将反应液离心，固体产物用无水乙醇超声洗涤多次，然后在60～120℃空气中干燥12～48小时，得到有机金属化合物与石墨烯复合材料原粉；(6)将上述原粉在氮气和氨气的混合气氛中焙烧，得到氮全掺杂的碳自包覆半导体金属氧化物与石墨烯复合电极材料。