[发明专利]石墨烯复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种石墨烯复合材料的制备方法及其应用，所述方法包括：步骤1，将氧化石墨置于容器中，加入蒸馏水后进行超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液，向氧化石墨烯悬浮液中加入已经充分溶解的SnCl₄·5H₂O，所述氧化石墨与所述SnCl₄·5H₂O的质量比1.3:1～1.5:1，超声分散20～25min，得到配置好的溶液；步骤2，将所述配制好的溶液转移到聚四氟乙烯罐中，置于不锈钢的高压反应釜中，密封，恒温反应16～18h后自然冷却至室温；步骤3，将上述步骤中得到的产物用蒸馏水反复洗涤3～5次，抽滤，至溶液呈中性为止；步骤4，80℃恒温干燥后，充分研磨，放入到气氛管式炉中，通入保护气体N₂，升温至680～700℃后保温l～1.5h，冷却到室温，即得到所述石墨烯复合材料。本发明能解决电学性能差问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯复合材料的制备方法及应用。

背景技术

随着温室效应的愈加明显，生态环境愈来愈受到人们的重视。能源危机和环境保护目前已成为人类社会可持续发展的核心。发展新型能源已经迫在眉睫。其中，以锂离子电池和超级电容器为代表的化学电源作为新型的清洁能源，具有清洁无污染、高能量利用率和低成本的优点，越来越受到人们的亲睐。

无论是超级电容器还是锂离子电池，影响其性能的核心都是电极材料。传统的电极材料已经很难满足人们对储能系统的要求。迫切需求开发具有高容量、高倍率性能、长寿命的电极材料。石墨烯复合材料有望作为电机材料，制备超级电容器还是锂离子电池的制备，但现有的石墨烯复合材料还存在电学性能较差，例如，首次充、放电的容量不高，导致制备出的超级电容器还是锂离子电池的能量密度较低。

发明内容

鉴于上述状况，本发明的一方面提供一种石墨烯复合材料的制备方法，解决电学性能差问题。

一种石墨烯复合材料的制备方法，包括：

步骤1，将氧化石墨置于容器中，加入蒸馏水后进行超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液，向氧化石墨烯悬浮液中加入已经充分溶解的SnCl₄·5H₂O，所述氧化石墨与所述SnCl₄·5H₂O的质量比1.3:1～1.5:1，超声分散20～25min，得到配置好的溶液；

步骤2，将所述配制好的溶液转移到聚四氟乙烯罐中，置于不锈钢的高压反应釜中，密封，恒温反应16～18h后自然冷却至室温；

步骤3，将上述步骤中得到的产物用蒸馏水反复洗涤3～5次，抽滤，至溶液呈中性为止；

步骤4，80℃恒温干燥后，充分研磨，放入到气氛管式炉中，通入保护气体N₂，升温至680～700℃后保温l～1.5h，冷却到室温，即得到所述石墨烯复合材料。

根据本发明提供的石墨烯复合材料的制备方法，最终制备出石墨烯和SnO₂的复合材料，其中，SnO₂是通过氧化还原过程储能，石墨烯是通过Li⁺的嵌入或吸附储能，石墨烯作为一种导电介质，能有效促进了脱嵌锂过程中的电子传递，也能有效提高SnO₂的容量特性，此外，由于石墨烯包覆在SnO₂的纳米颗粒的周围，能有效抑制充放电过程中SnO₂的的巨大体积膨胀，阻止了SnO₂的纳米颗粒的团聚，因此SnO₂与石墨烯的复合，有利于提高SnO₂的的容量利用率，最终充放电测试表明，制备的石墨烯复合材料首次充、放电容量与现有技术的石墨烯复合材料相比，具有优势。

另外，根据本发明上述的石墨烯复合材料的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：