[发明专利]石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料及制备和应用

摘要

本发明涉及石墨烯基新材料领域，具体为一种石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料及制备方法和在锂硫电池上的应用，通过化学气相沉积法制备石墨烯泡沫，并结合还原氧化石墨烯气凝胶制备技术，获得还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫嵌套的多孔网络结构材料，集成石墨烯及其三维网络的高导电性、多孔材料的高孔隙率和高比表面积，以及还原氧化石墨烯丰富的含氧官能团等结构性能优势。以此材料为集流体负载硫单质，制备出担载高比例硫的锂硫电池正极整体电极，实现高活性物质面密度，得到的锂硫电池具有高比容量与高能量密度。本发明操作简便、产率高、易于进行结构调控，为石墨烯在高性能催化、传感及储能器件等领域的应用奠定基础。

主权项

1.一种石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料，其特征在于：CVD法制备的三维全连通的网络结构石墨烯泡沫孔中嵌套还原氧化石墨烯气凝胶构成的杂化多孔石墨烯三维网络材料，密度为0.5mg/cm³～500mg/cm³，孔隙率为30％～99％，比表面积为130～2600m²/g，电导率为1S/cm～2000S/cm，孔径为10nm～100μm，还原氧化石墨烯中碳氧比为5～20；所述的石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料的制备方法，具体如下：方法一：在三维多孔金属模板表面催化裂解碳源气体，生长出三维连通的石墨烯；然后将得到的多孔材料浸泡在氧化石墨烯水溶液中，利用化学组装方法在多孔材料的孔中形成氧化石墨烯气凝胶，获得氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫/多孔金属嵌套的多孔网络结构，后续还原氧化石墨烯并溶除金属多孔基底后，得到还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫杂化的嵌套多孔网络结构材料；方法二：将多孔金属浸泡在氧化石墨烯水溶液中，利用化学组装方法在多孔材料的孔中形成氧化石墨烯气凝胶，获得氧化石墨烯气凝胶与多孔金属嵌套的多孔网络结构，然后高温还原氧化石墨烯气凝胶，并高温催化裂解碳源气体，在多孔金属上生长出三维连通的石墨烯，即得到还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫/多孔金属嵌套的多孔网络结构，最后溶除金属多孔基底得到还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫杂化的嵌套多孔网络结构材料。