[发明专利]一种双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法及其所得材料和应用

权利要求书

1.一种双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将均匀分散有纳米硅和氧化石墨烯的硼砂水溶液加入到含有壳聚糖的聚乙烯醇水溶液中，形成水凝胶，随后经过冷冻干燥、浸泡洗涤、离心分离，制得双网络原位包封硅的前驱体，最后将其进行热处理，即得所述Si@C/G纳米多孔复合材料。

2.根据权利要求1所述的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备原位包封硅的双网络凝胶前驱体Si@PVA/GO

在室温下，将纳米硅粉和固体氧化石墨烯GO均匀分散在硼砂水溶液中，形成A液；再将壳聚糖加入聚乙烯醇PVA水溶液中，形成B液，然后边搅拌边将A液加入B液中，再搅拌形成水凝胶；室温下静置，随后经过冷冻干燥、浸泡洗涤、离心分离，制得双网络原位包封硅的前驱体Si@PVA/GO；

(2)制备Si@C/G纳米多孔复合材料

将步骤(1)得到的前驱体在N₂气氛下以一定的速率升温至600～900℃，并在该温度下热处理一定时间后自然冷却至室温，得到由无定形碳/石墨烯C/G原位包封硅的目标产物，即Si@C/G纳米多孔复合材料。

3.根据权利要求1所述的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述硼砂水溶液的浓度为0.01～0.13molL^-1，其中氧化石墨烯的浓度为10～40mgmL^-1。

4.根据权利要求1所述的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇水溶液的浓度为5～10wt％，其中壳聚糖的浓度为0.5～8mgmL^-1。

5.根据权利要求1所述的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯与纳米硅粉的质量比为(1～4):1；氧化石墨烯与壳聚糖的质量比为(5～20):1。

6.根据权利要求1所述的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米硅粉的颗粒直径为20～100nm；聚乙烯醇的分子量为3～12万；壳聚糖的分子量为5～15万。

7.根据权利要求1所述的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述热处理时，升温速率为2～10℃min^-1，热处理温度范围为600～900℃，热处理时间为2～5小时。

8.权利要求1-7任一项所述制备方法所制得的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料。

9.权利要求8所述的双网络水凝胶衍生的Si@C/G纳米多孔复合材料作为锂离子电池负极材料的应用。