CN106207121B - 一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料及制备方法 - Google Patents

一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料及制备方法。本发明多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：(1)采用密闭氧化法以石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯；(2)配置铁盐水溶液，具体步骤如下：称取十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入铁盐，搅拌至完全溶解,再加氨水溶液，制成；(3)取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，80～100℃反应0.5～5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，即可得到石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒的复合材料。

Description

一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料及制备 方法
技术领域
本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料及制备方法。
背景技术
锂离子电池能量密度高、质量轻、使用寿命长，目前在可移动应用领域，例如：笔记本电脑、相机、手机等得到广泛应用。同时，锂离子电池正在被越来越多的电动汽车厂商选为动力电池。但是，目前商业化的二次锂离子电池的负极材料都是用石墨作负极，它具有高的库仑效率(>90％)，但是理论容量却相对较低，倍率性能相对较差，为了满足各种应用领域对锂离子电池迅速增加的比容量、倍率性能和循环寿命的更高要求，探索新的、更高容量的负极材料已经成为发展锂离子电池的关键问题。
铁系氧化物就是一类高容量锂离子电池负极材料，其理论容量比石墨碳高2～3倍(Fe2O3、Fe3O4、FeO的理论容量分别为1007mA h g-1、926mA h g-1和744mA h g-1)，安全性高(可以避免锂枝晶的形成)，并且过渡金属氧化物纳米粒子还可以通过增强电极表面电化学反应活性来改进锂离子电池性能，而且铁元素在地球储量充沛，来源广泛，成本低廉，对环境负担小，是一种理想的活性电极材料。
但直接使用纳米氧化铁粒子做锂离子电池，锂插入过程中伴随着大的体积变化，加之氧化铁本身导电性较差，氧化铁负极材料的分解和粉碎不断发生，最终导致连续的容量衰减。为了改善氧化铁电极的电化学性能，人们常常将氧化铁粒子与碳复合使用，利用碳材料优良的导电性和结构、电化学的稳定性，碳层做保护层可很好的保护内部的负极活性电极材料，抑制负极材料的体积变化，并且维持它们的高容量。在众多碳材料中，石墨烯因其较大的比表面积、优异的导电性等优点成为热门的载体材料。综述石墨烯/氧化铁复合材料的相关文献可知，该类复合材料的容量、倍率性能和循环寿命等得到较大的提高。但是众多石墨烯/氧化铁复合材料采用的石墨烯的原料都是纯化的鳞片石墨，采用的方法大都为改性的Hummers法。使得所制备的石墨烯的成本较高。另一方面制备该类复合材料所需设备复杂，操作繁琐，成本高。因此难以实现大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于提供成本低、操作简单和可实现大规模生产的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料及制备方法。
本发明为实现上述目的而采取的技术方案为：
一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接以粉碎的石墨矿粉末为原料，将石墨矿粉末和高锰酸钾依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸在低温冷藏至少12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，在80～100℃烘箱中反应1～5h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量20～50倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度在0.5～20mg/mL；
(2)配置铁盐水溶液，具体步骤如下：称取十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入铁盐，搅拌至完全溶解,再加氨水溶液，制成；
(3)取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，80～100℃反应0.5～5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，即可得到石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒的复合材料。
进一步地，本发明所述步骤(1)中的石墨矿粉末为经过破碎的微晶石墨矿或初步提纯的鳞片石墨矿，石墨矿的品位为石墨含量在50％以上。
本发明所述步骤(1)中石墨矿粉末与高锰酸钾的质量比为1:5～20，石墨矿粉末和浓硫酸的质量体积比为1g:50～200mL。
本发明所述步骤(1)中装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸低温冷藏的温度为-5～5℃。
本发明所述步骤(2)中十六烷基三甲基溴化铵溶液的浓度为0.01～1mol/L。
本发明所述步骤(2)中氧化石墨烯和铁盐的质量比为1:10～100。
本发明所述步骤(2)中的铁盐为硝酸铁、氯化铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、乙酸铁中的一种或者几种的混合物。
本发明所述步骤(3)中的热处理温度为350～800℃，热处理温度为0.5～10h。
本发明多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用密闭氧化法以石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接以粉碎的石墨矿粉末为原料，将石墨矿粉末和高锰酸钾依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸在低温冷藏至少12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，在80～100℃烘箱中反应1～5h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量20～50倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度在0.5～20mg/mL；
(2)配置铁盐水溶液，具体步骤如下：称取十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入铁盐，搅拌至完全溶解,再加氨水溶液，制成；
(3)取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，80～100℃反应0.5～5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，即可得到石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒的复合材料。
本发明所提供的一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒的复合材料及其制备方法，所制备的石墨烯形成多孔骨架，碳包覆氧化铁纳米颗粒分散在石墨烯微米片上并紧紧结合。一方面石墨烯多孔骨架以及表面碳包覆确保复合材料的稳定的导电网络，另一方面电解液可以充分浸润活性物质，可以缓解氧化铁纳米颗粒在充放电过程中的体积变化，从而确保材料的电子、离子通道的顺畅，以及结构稳定性。所制备复合材料具有高储锂容量、良好的倍率性能和优异的循环稳定性能。并且材料所采用的原料成本低廉，工艺简单易于操作，适合规模生产。
附图说明
图1是本发明实施例1所制备复合材料的X射线衍射图谱；
图2是本发明实施例1所制备复合材料的扫描电子显微镜照片；
图3是本发明实施例1所制备复合材料的电子能谱照片；
图4是本发明实施例1中，按步骤(2)和(3)制备的碳包覆纳米Fe3O4颗粒的空气中的热重曲线；
图5是本发明实施例1所制备复合材料的投射电子显微镜照片；
图6是本发实施例1所制备复合材料的电化学性能测试结果。
具体实施方式
实施例1
一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以微晶石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接取0.3g粉碎的微晶石墨矿粉末，3g高锰酸钾，依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取30mL浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸置于具有冷藏功能的设备中低温(0℃)冷藏12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，盖好，拧紧反应釜，置于90℃烘箱中反应2h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量20倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度为1mg/mL；
(2)配置硝酸铁水溶液，具体步骤如下：称取0.5g的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入1g九水合硝酸铁，搅拌至完全溶解,再加2mL 25wt.％的浓氨水，制成；
(3)按质量比例为1：50的比例取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，90℃反应0.5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，热处理温度为600℃，时间为2h，即可得到可得到石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料。
对本实施例所制备产物石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料进行X射线衍射，谱图见图1，从图1中可见，显示为四氧化三铁(PDF卡片：19-0629)，依据谢乐公式计算可知该Fe3O4纳米颗粒的粒径在42nm左右，未见石墨烯的特征峰，表面石墨烯为多孔无序状或被Fe3O4纳米颗粒包覆。
对本实施例所制备产物石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料进行扫描电子显微镜检测，谱图见图2，从图2中可见，复合材料是纳米颗粒仅仅附着在多孔石墨烯表面。
对本实施例所制备产物石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料进行电子能谱检测，谱图见图3，从图3中可见，碳包覆纳米Fe3O4颗粒表面由大量C、O、Fe元素组成。
对本实施例所制备产物石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料进行空气中的热重曲线测试，测试曲线见图4，从图4中的曲线计算可知其中碳含量在7.2％。
对本实施例所制备产物石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料进行投射电子显微镜检测，谱图见图5，图5表明碳包覆纳米Fe3O4颗粒在石墨烯表面分散较均匀。
对本实施例所制备产物石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料进行电化学性能测试，测试的结果见图6，从图6中可见，该复合材料的容量较高，循环性能稳定，倍率性能优异，400次循环中，100mAg-1的电流密度下可逆比容量在1200mAhg-1以上,3200mAg-1的容量保持率为100mAg-1的电流密度下可逆比容量的57％。
实施例2
一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以鳞片石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接取0.6g鳞片石墨矿粉末(石墨含量60％)，3g高锰酸钾，依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取30mL浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸置于具有冷藏功能的设备中低温(-5℃)冷藏12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，盖好，拧紧反应釜，置于90℃烘箱中反应2h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量40倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度为10mg/mL；
(2)配置氯化铁水溶液，具体步骤如下：称取0.073g的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入1g氯化铁，搅拌至完全溶解,再加2mL25wt.％的浓氨水，制成；
(3)按质量比例为1：10的比例取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，90℃反应1h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，热处理温度为400℃，时间为2h，即可得到可得到石墨烯负载碳包覆Fe2O3纳米颗粒复合材料。
本实施例检测结果与实施例1类似。
实施例3
一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以鳞片石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接取0.5g鳞片石墨矿粉末(石墨含量60％)，10g高锰酸钾，依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取100mL浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸置于具有冷藏功能的设备中低温(-2℃)冷藏12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，盖好，拧紧反应釜，置于100℃烘箱中反应1h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量50倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度为2mg/mL；
(2)配置硝酸亚铁水溶液，具体步骤如下：称取0.73g的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入1g硝酸亚铁，搅拌至完全溶解,再加2mL25wt.％的浓氨水，制成；
(3)按质量比例为1：100的比例取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，90℃反应1h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，热处理温度为800℃，时间为0.5h，即可得到可得到石墨烯负载碳包覆Fe2O3纳米颗粒复合材料。
本实施例检测结果与实施例1类似。
实施例4
一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以鳞片石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接取1g鳞片石墨矿粉末(石墨含量70％)，10g高锰酸钾，依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取100mL浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸置于具有冷藏功能的设备中低温(-4℃)冷藏12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，盖好，拧紧反应釜，置于80℃烘箱中反应5h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量50倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度为2mg/mL；
(2)配置氯化亚铁水溶液，具体步骤如下：称取1.46g的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入1g氯化亚铁，搅拌至完全溶解,再加2mL25wt.％的浓氨水，制成；
(3)按质量比例为1：20的比例取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，80℃反应5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，热处理温度为350℃，时间为10h，即可得到可得到石墨烯负载碳包覆Fe2O3纳米颗粒复合材料。
本实施例检测结果与实施例1类似。
实施例5
一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以鳞片石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接取0.2g鳞片石墨矿粉末(石墨含量70％)，2g高锰酸钾，依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取25mL浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸置于具有冷藏功能的设备中低温(2℃)冷藏12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，盖好，拧紧反应釜，置于80℃烘箱中反应5h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量30倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度为0.5mg/mL；
(2)配置硫酸亚铁水溶液，具体步骤如下：称取7.28g的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入1g硫酸亚铁，搅拌至完全溶解,再加2mL25wt.％的浓氨水，制成；
(3)按质量比例为1：30的比例取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，80℃反应2h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，热处理温度为350℃，时间为4h，即可得到可得到石墨烯负载碳包覆FeO纳米颗粒复合材料。
本实施例检测结果与实施例1类似。
实施例6
一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以鳞片石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接取0.2g鳞片石墨矿粉末(石墨含量70％)，1g高锰酸钾，依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取25mL浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸置于具有冷藏功能的设备中低温(5℃)冷藏12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，盖好，拧紧反应釜，置于90℃烘箱中反应2h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量40倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度为5mg/mL；
(2)配置乙酸铁水溶液，具体步骤如下：称取0.728g的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入1g乙酸铁，搅拌至完全溶解,再加2mL25wt.％的浓氨水，制成；
(3)按质量比例为1：70的比例取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，100℃反应0.5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，热处理温度为500℃，时间为4h，即可得到可得到石墨烯负载碳包覆Fe3O4纳米颗粒复合材料。
本实施例检测结果与实施例1类似。

Claims (9)

1.一种多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是通过下述步骤制得：
(1)采用密闭氧化法以石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接以粉碎的石墨矿粉末为原料，将石墨矿粉末和高锰酸钾依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸在低温冷藏至少12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，在80～100℃烘箱中反应1～5h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量20～50倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度在0.5～20mg/mL；
(2)配置铁盐水溶液，具体步骤如下：称取十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入铁盐，搅拌至完全溶解,再加氨水溶液，制成；
(3)取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，80～100℃反应0.5～5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，即可得到石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒的复合材料。
2.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是所述步骤(1)中的石墨矿粉末为经过破碎的微晶石墨矿或初步提纯的鳞片石墨矿，石墨矿的品位为石墨含量在50％以上。
3.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是所述步骤(1)中石墨矿粉末与高锰酸钾的质量比为1:5～20，石墨矿粉末和浓硫酸的质量体积比为1g:50～200mL。
4.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是所述步骤(1)中装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸低温冷藏的温度为-5～5℃。
5.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是所述步骤(2)中十六烷基三甲基溴化铵溶液的浓度为0.01～1mol/L。
6.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是所述步骤(2)中氧化石墨烯和铁盐的质量比为1:10～100。
7.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是所述步骤(2)中的铁盐为硝酸铁、氯化铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、乙酸铁中的一种或者几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料，其特征是所述步骤(3)中的热处理温度为350～800℃，热处理温度为0.5～10h。
9.权利要求1-8中任意一项多孔石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)采用密闭氧化法以石墨矿为原料直接制备氧化石墨烯，具体步骤如下：直接以粉碎的石墨矿粉末为原料，将石墨矿粉末和高锰酸钾依次置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜内，再取浓硫酸于另一容器中，将装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜和浓硫酸在低温冷藏至少12h，随后，将浓硫酸加入装有石墨矿粉末和高锰酸钾的反应釜中，在80～100℃烘箱中反应1～5h，将反应产物在剧烈搅拌下缓慢倒入重量为浓硫酸重量20～50倍的水中，滴加双氧水，至全部变成黄色，采用稀盐酸和水离心洗涤，去除底部杂质，直至溶液呈中性，超声分散2h以上，既可以得到低成本的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的浓度在0.5～20mg/mL；
(2)配置铁盐水溶液，具体步骤如下：称取十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，得到澄清的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入铁盐，搅拌至完全溶解,再加氨水溶液，制成；
(3)取氧化石墨烯溶液和铁盐水溶液，搅拌、超声混合，置于水浴锅中，80～100℃反应0.5～5h，室温下静置，去除清液，将初产物冷冻干燥，然后在惰性气氛下进行热处理，即可得到石墨烯负载碳包覆氧化铁纳米颗粒的复合材料。
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