[发明专利]三维石墨烯网络结构负载普鲁士蓝类似物的制备方法

摘要

本发明涉及一种三维石墨烯网络结构负载普鲁士蓝类似物材料的制备方法，包括以下步骤：将碳源、氮源和NaCl加入去离子水中溶解，并在冷冻干燥机于‑50℃进行真空干燥，得到混合物；磨成粉末，铺于方舟中，置于管式炉恒温区进行煅烧；得到三维石墨烯网状结构材料，将该三维石墨烯网状材料溶于去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；将亚铁氰化钾/亚铁氰化钠加入到混合溶液后，将氯化钠/柠檬酸钠加入该混合溶液中形成氯化钠/柠檬酸钠的饱和溶液，逐滴加入MnCl₂，形成悬浊液；得到三维石墨烯网状结构负载普鲁士蓝类似物材料。所制备的复合材料应用于钠离子电池正极。

主权项

1.一种三维石墨烯网络结构负载普鲁士蓝类似物材料的制备方法，该材料为粒径均一、分散均匀的普鲁士蓝类似物纳米颗粒均匀负载在三维石墨烯网络上，其中普鲁士蓝类似物纳米颗粒粒径在100‑200nm，三维石墨烯厚度为3‑5nm，三维石墨烯网络半径在1‑2μm，该材料中三维石墨烯的质量百分比为：8％‑10％，制备方法包括以下步骤：(1).以蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、淀粉中的一种或几种混合为碳源，以尿素为氮源，以碳源中的碳与氮源中的氮摩尔比为(0.5～2):1，以碳源中的碳与NaCl的质量比为1:(7.5‑9.5)计，将碳源、氮源和NaCl加入去离子水中溶解，搅拌配成溶液，再超声混合均匀后置于冷柜冷冻，待溶液全部结冰后置于冷冻干燥机于‑50℃进行真空干燥，得到混合物；(2).将步骤(1)制得的混合物研磨成粉末，铺于方舟中，置于管式炉恒温区进行煅烧：以N2、He、或Ar的一种或混合作为惰性气体源，先以流量为200～400ml/min通入惰性气体30‑60分钟以排除空气；再以H2作为载气，将载气流量固定为50～200ml/min，以1～10℃/min的升温速度升温管式炉至650～800℃，保温1‑8h进行碳化，反应结束后冷却至室温，得到煅烧产物；(3).收集步骤(2)制得的煅烧产物，研细，水洗至煅烧产物中没有NaCl为止，在温度为60～120℃下烘干，得到三维石墨烯网状结构材料，将该三维石墨烯网状材料溶于去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；(4).以亚铁氰化钾/亚铁氰化钠、氯化钠/柠檬酸钠和MnCl2作为制备普鲁士蓝类似物的前驱体，以亚铁氰化物和MnCl2摩尔比1:1，MnCl2和三维石墨烯网状材料质量比(4.8～6.0):1计，将亚铁氰化钾/亚铁氰化钠加入到步骤(3)制得的混合溶液中，搅拌均匀后，将氯化钠/柠檬酸钠加入该混合溶液中形成氯化钠/柠檬酸钠的饱和溶液，继续搅拌20～30min，将MnCl2溶于去离子水，搅拌均匀后，逐滴加入上述饱和溶液中，搅拌24h，形成悬浊液；(5).用离心的方法收集悬浊液中的固体材料，水洗3～4次至产物中没有剩余的氯化钠/柠檬酸钠为止，在温度为60～120℃下烘干，得到三维石墨烯网状结构负载普鲁士蓝类似物材料。