[发明专利]一种硅烯/石墨烯复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种硅烯/石墨烯复合材料及其制备方法和应用，将硅材料与石墨材料混合后通过挤出机螺杆旋转过程中螺杆啮合螺纹元件间界面产生高剪切应力，使用硅材料作为石墨材料的研磨介质，同时由于硅材料与石墨片层之间会形成较强的范德华键，借助石墨的片层特性硅原子在石墨层上重排，形成硅烯/石墨烯复合材料。本发明利用机械剥离的方式，通过物理剪切作用，一步操作将石墨片层剥离的同时完成硅烯的生长，避免了复杂的高真空生长硅烯的工艺，还避免了高污染气体原料，降低了工艺成本，具有很高的工业应用价值。适合作为锂电池的负极材料。

主权项

一种硅烯/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法采用硅纳米颗粒作为硅源，包括以下步骤：（1）清洗硅纳米颗粒和石墨颗粒；（2）在所述的硅纳米颗粒上均匀包裹一层催化剂层，得到复合硅纳米颗粒，所述的催化剂层的厚度为3~10nm；（3）将所述复合硅纳米颗粒与石墨颗粒通过高混机中搅拌混合，使硅纳米颗粒作为研磨介质均匀分布在石墨中，得到复合颗粒，再通过挤出机挤出，挤出机的设置温度为600~950℃，复合颗粒中的石墨在高剪切力作用下剥离成石墨烯，复合颗粒中的硅颗粒在高温环境、强剪切力和催化剂作用下分解成硅原子在石墨烯表面扩散重排，得到硅烯/石墨烯复合材料，在挤出机出料口设置收集装置收集硅烯/石墨烯复合材料，冷却到室温。