[发明专利]一种氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

步骤一，以三聚氰胺为氮源，有机酸为碳源，改性石墨烯为导电桥梁，将三聚氰胺、有机酸、改性石墨烯与纳米硅悬浊液混合均匀，然后再加入石墨，混合均匀，干燥；

步骤二，将步骤一中混合好的干燥物料研磨过筛，然后将物料转移至回转炉中，通入惰性气氛，加热至100～500℃，保温0.1～5h，纳米硅颗粒嵌入三聚氰胺与有机酸、改性石墨烯反应后原位生成的功能结构组分中；然后继续升温至500～1000℃，碳化0.5～24h，冷却后打散、过筛，得到致密的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料；

步骤二得到的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料具有核壳结构，壳层为嵌入有纳米硅的氮掺杂碳层，核层为石墨，所述氮掺杂碳层是由三聚氰胺与有机酸、改性石墨烯反应后原位生成的功能结构组分碳化得到的；

有机酸为柠檬酸、硬脂酸、乙二酸中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，壳层的质量为核层质量的5～30％。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的改性石墨烯为接枝有-COOH，-OH官能团的石墨烯。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的有机酸为含-COOH的有机物，并且-COOH官能团的个数为1～5，碳原子数为2～20。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的纳米硅悬浊液中的硅含量为5～50％，硅的粒径为30～100nm，纳米硅悬浊液中的液体为水、乙醇、丙酮、异丙醇、正丁醇、四氢呋喃和甲基丁酮中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述石墨为人造石墨、天然石墨和中间相碳微球中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤一所述的干燥的温度60～200℃。

8.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，有机酸、改性石墨烯、三聚氰胺、纳米硅颗粒、石墨的质量比为(10～30)：(0.1～1)：(10～30)：(0.1～5)：100。

9.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆硅复合石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤二所述回转炉的转速为0.1rpm～1000rpm；所述惰性气氛包括氦气、氮气、氩气、二氧化碳中的至少一种。