[发明专利]石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料的制备方法与应用

权利要求书

1.石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以氧化石墨烯为形貌导向材料，通过水热反应和氢氧化钾辅助高温碳化方法，制备夹层结构的多孔碳纳米片；

(2)通过硫硒熔融共浸渍工艺将单质硒、单质硫纳米颗粒按照比例熔融升华进入所述步骤(1)中夹层结构的多孔碳纳米片中，制备硫硒共浸渍多孔碳复合材料；

(3)通过静电吸附工艺在所述步骤(2)中硫硒共浸渍多孔碳复合材料表面自组装均匀包覆石墨烯保护层，制备石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料；

其中，所述步骤(1)中夹层结构的多孔碳纳米片的制备方法为：将140-200mg氧化石墨烯溶解在70-120ml去离子水中，超声1-3h分散均匀；然后将3.5-4.2g造孔剂和2.8-3.0g有机碳源超声搅拌均匀后，密封在反应釜内在180℃下反应16h；将所得的褐色圆柱状水凝胶冷冻干燥，在氩气保护下在800℃下高温预碳化1.5-3h，然后用20wt％的氢氟酸去除造孔剂后烘干，再与氢氧化钾按照质量比为1：2.5-3.0在去离子水中混合均匀，蒸干溶剂后在850℃下高温碳化1-2h，所得产物在去离子水中水洗至中性烘干得夹层结构的多孔碳纳米片。

2.根据权利要求1所述的石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述的造孔剂为胶体氧化硅微球，有机碳源为葡萄糖。

3.根据权利要求1所述的石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中硫硒熔融共浸渍工艺为：将单质硒、单质硫与步骤(1)中夹层结构的多孔碳纳米片在研钵中混合均匀，然后在真空条件下密封于玻璃管内，在155-160℃热处理10-15h，让单质硒、单质硫升华熔融进入夹层结构的多孔碳纳米片的孔洞结构，得硫硒共浸渍多孔碳复合材料。

4.根据权利要求3所述的石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述单质硒、单质硫纳米颗粒平均粒径为1-50nm，单质硒、单质硫与多孔碳纳米片质量比为0.1-10:1:3.5-5.0。

5.根据权利要求1所述的石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中静电吸附工艺为：将步骤(2)中硫硒共浸渍多孔碳复合材料分散于0.5wt％的领苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)溶液中，磁力搅拌2-4h使其活化，表面带上正电荷，然后离心洗涤沉淀物；将上述沉淀物分散于去离子水中，并与适量氧化石墨烯均匀混合，通过正负电荷的静电吸附作用让氧化石墨烯均匀包覆于沉淀物表面，再利用85wt％的水合肼化学还原氧化石墨烯，离心洗涤产物后，在氩气保护下在300℃下加热处理2-4h，得石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料。

6.根据权利要求5所述的石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯保护层厚度为15-20nm。

7.一种锂硫硒电池，其特征在于，包含权利要求1所述的石墨烯包覆硫硒共浸渍多孔碳正极材料。