[发明专利]聚硅氧烷纳米片包覆石墨烯海绵复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明提供聚硅氧烷纳米片包覆石墨烯海绵复合材料及其制备方法和应用，将水热制备3D‑GNS作为浸渍预制体，聚硅氧烷作为前驱体溶液，经真空浸渍实现PSO吸附在纳米石墨烯片表面；交联‑热解后获得SiOC纳米层包覆3D‑GNS的复合电极材料。本发明提供简单方法来制备3D‑GNS/SiOC复合电极材料，成本低廉、条件易控；可用于制备具有三维连通的石墨烯导电网络和“三明治”结构(SiOC/GNS/SiOC)的SiOC电极材料；采用三维石墨烯海绵改性在制备其它高性能复合电极材料上具有重大意义；当3D‑GNS/SiOC作为锂电负极材料时，具有较高的容量和倍率性能，满足当前高能量需求的发展趋势。

主权项

1.聚硅氧烷纳米片包覆石墨烯海绵复合材料，其特征在于：按照下述步骤进行：步骤1，将均质氧化石墨烯水溶液与氨水混合均匀，依次经过水热和冷冻干燥获得弹性3D‑石墨烯海绵(3D‑GNS)，其中，氨水溶液的浓度为0.3‑5.5mol/L，氧化石墨烯水溶液与氨水的加入量之比为(1‑12):(0.5‑1.2)；步骤2，将聚硅氧烷(PSO)溶于无水乙醇，同时加入0.5‑2wt％氯铂酸为催化剂，经磁力搅拌混合均匀，得到聚硅氧烷(PSO)溶液，其中，聚硅氧烷(PSO)采用含氢硅油(PHMS)和乙烯基硅氧烷中的一种或两种，乙烯基硅氧烷采用四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)和乙烯基苯(DVB)中的一种，乙烯基苯(DVB)/四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)与含氢硅油(PHMS)质量比为(0‑12)：1，聚硅氧烷(PSO)和无水乙醇的质量比为1：(0‑25)；步骤3，将步骤1得到的3D‑石墨烯海绵(3D‑GNS)前驱体溶液作为基体，采用真空浸渍法，向上述基底中逐滴加入聚硅氧烷(PSO)溶液后，抽真空，得到3D‑GNS/PSO；步骤4，将步骤3得到的3D‑石墨烯/PSO(3D‑GNS/PSO)经低温交联和高温热解，得到聚硅氧烷纳米片包覆石墨烯(3D‑GNS/SiOC)海绵复合材料。