CN106876696A - 一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法 - Google Patents

一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，利用石墨粉和金属氧化物同为粒状粉末的优势，使用球磨原位剥离石墨层，制备金属氧化物与石墨烯的复合物。具体步骤为：(1)石墨粉与金属粉末的预混合物在球磨机中充分球磨、剥离，制备出球磨态金属/石墨烯复合物；(2)将充分干燥后的混合物在马弗炉中煅烧，所得产物即为金属氧化物/石墨烯复合材料。本发明提供的方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。

Description

一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法
技术领域
本发明属于无机纳米复合材料制备领域，涉及一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法。
背景技术
石墨烯具有非同寻常的导电性能，电阻率只约10-6Ωm，高的比表面积，化学稳定性好，以及较宽的电化学窗口，其作为锂离子二次电池负极材料具有巨大的潜力。利用氧化还原法制备的石墨烯容易再次堆垛，对锂离子完全嵌入脱出十分不利。因此，使用石墨烯作为电池负极材料时通常加入其它无机材料，以提高其容量性质。石墨烯复合材料在锂离子电池上的应用，主要有石墨烯与碳基材料复合物、石墨烯与金属复合材料、石墨烯与金属氧化物复合材料等。
过渡金属氧化物拥有较高的可逆容量，对锂离子具有活性，因而可以作为锂离子电池负极材料。然而在充放电的过程中，过渡金属氧化物电极会出现巨大的体积变化，进而导致电极粉碎，电极容量迅速的衰减。为了克服这一障碍，具有高电导率和较好延展性的碳质材料被用来作为过渡金属氧化物的基质，来提高电极的循环性能。相对于石墨、碳黑、碳纳米管、富勒烯等碳质材料，石墨烯能更有效的缓冲电极在充放电过程中因体积变化出现的应力，并能保持整个电极高的电导率。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种简单而又易于产业化的金属氧化物/石墨烯复合材料的制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
1.将磨球、石墨粉与金属粉末按照80-60∶4-2∶1-0.5的比例混合到一起并用球磨机研磨30-120分钟，然后将混合物充分干燥，干燥时间为5-10小时，干燥温度为100-150℃；
2.将干燥后的混合物在马弗炉中充分煅烧，煅烧时间为5-20小时，煅烧温度为200-800℃，所得产物即为金属氧化物/石墨烯复合材料；
优选地，石墨粉的原料为石墨烯微片、鳞片石墨、可膨胀石墨、土状石墨、膨胀石墨、热裂解石墨、高取向石墨中的一种或几种的组合；
优选地，金属粉末为镍粉、锰粉、锡粉、钼粉、钨粉、锌粉等的一种或几种的组合；
优选地，球磨机为行星式球磨机、搅拌式球磨机或卧式球磨机等球磨设备；
优选地，磨球为合金球、氧化锆球、玛瑙球、钢球、铬球中的一种或几种的组合；
本发明的球磨工艺制备金属氧化物/石墨烯复合物，与现有技术相比，其优势在于：
1.本发明的原料来源广泛，成本低廉；
2.本发明的金属氧化物/石墨烯复合材料的制备操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，对环境无污染，具有很好的工业化应用前景；
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但是本发明的内容不仅仅局限于以下的实施例：
实施例1
一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，通过如下方案实现：首先分别称取4克鳞片石墨、2g钴粉、60g氧化锆球，将这些材料充分混合后放到球磨机中研磨100分钟，然后将研磨后的混合物在120℃干燥5小时，再将干燥后的混合物放置于马弗炉中在500℃下煅烧15小时，便获得四氧化三钴/石墨烯复合材料。
实施例2
一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，通过如下方案实现：首先分别称取2克膨胀石墨、0.5g锡粉、60g玛瑙球，将这些材料充分混合后放到球磨机中研磨60分钟，然后将研磨后的混合物在100℃干燥10小时，再将干燥后的混合物放置于马弗炉中在300℃下煅烧8小时，便获得氧化锡/石墨烯复合材料。
实施例3
一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，通过如下方案实现：首先分别称取4克石墨烯微片、1g镍粉、80g合金球，将这些材料充分混合后放到球磨机中研磨50分钟，然后将研磨后的混合物在150℃干燥10小时，再将干燥后的混合物放置于马弗炉中在800℃下煅烧10小时，便获得氧化镍/石墨烯复合材料。
最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
(1)将磨球、石墨粉与金属粉末按照80-60∶4-2∶1-0.5的比例混合到一起并用球磨机研磨30-120分钟，然后将混合物充分干燥，干燥时间为5-10小时，干燥温度为100-150℃；
(2)将干燥后的混合物在马弗炉中充分煅烧，煅烧时间为5-20小时，煅烧温度为200-800℃，所得产物即为金属氧化物/石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于：上述石墨粉的原料为石墨烯微片、鳞片石墨、可膨胀石墨、土状石墨、膨胀石墨、热裂解石墨、高取向石墨中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于：上述金属粉末为镍粉、锰粉、锡粉、钼粉、钨粉、锌粉等的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于：上述球磨机为行星式球磨机、搅拌式球磨机或卧式球磨机等球磨设备。
5.根据权利要求1所述的一种金属氧化物/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于：上述磨球为合金球、氧化锆球、玛瑙球、钢球、铬球中的一种或几种的组合。
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