[发明专利]三维多孔石墨烯纳米材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种三维多孔石墨烯纳米材料及其制备方法和应用，该三维多孔石墨烯纳米材料为由层状石墨烯构成的三维多孔导电网络结构，三维多孔导电网络结构中大孔的孔径为50nm～500nm。其制备方法包括制备先驱体‑催化剂混合物、制备石墨烯包覆无机物纳米球复合材料和去除材料中的无机物纳米球和杂质。本发明的三维多孔石墨烯纳米材料不仅具有快速传导的三维导电网络，具有良好的导电性，且具有丰富的分级孔结构、高的比表面积和孔体积，尤其具有丰富且均匀分布的介孔或大孔结构，其制备方法具有简单方便、原位催化生长石墨烯效果好等优点。本发明的石墨烯材料在超级电容器、锂离子电池、锂硫电池等新能源器件有广泛的应用前景。

主权项

1.一种三维多孔石墨烯纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将有机物包覆无机物纳米球、催化剂均匀分散在溶剂中，蒸干溶剂，得到先驱体‑催化剂混合物；所述有机物包覆无机物纳米球由有机物和无机物纳米球组成，所述有机物包覆在所述无机物纳米球表面；所述有机物包覆无机物纳米球的粒径为20nm～500nm；所述溶剂为水或水与醇类任意比混合的溶液；所述催化剂包括氯化铁、氯化钴中的一种或多种；所述催化剂与所述有机物包覆无机物纳米球的质量比为1～10∶1；（2）将步骤（1）中的先驱体‑催化剂混合物在含氢还原性气氛下高温烧结，得到石墨烯包覆无机物纳米球复合材料；所述含氢还原性气氛为Ar/H₂、He/H₂中的一种；所述含氢还原性气氛中H₂的体积百分比5%～30%；（3）去除步骤（2）中得到的石墨烯包覆无机物纳米球复合材料中的无机物纳米球和杂质，经洗涤干燥后，得到三维多孔石墨烯纳米材料。