CN108847482A - 石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用 - Google Patents

石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108847482A
CN108847482A CN201810723243.6A CN201810723243A CN108847482A CN 108847482 A CN108847482 A CN 108847482A CN 201810723243 A CN201810723243 A CN 201810723243A CN 108847482 A CN108847482 A CN 108847482A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
preparation
composite material
cobalt
graphene oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810723243.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张建民
董玉涛
鲁艺珍
李勇胜
马宇航
李丹
刘玉山
陈卫华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou University
Original Assignee
Zhengzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou University filed Critical Zhengzhou University
Priority to CN201810723243.6A priority Critical patent/CN108847482A/zh
Publication of CN108847482A publication Critical patent/CN108847482A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供了一种制备石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的方法及其在动力锂离子电池阳极上的应用，具体步骤如下：（1）利用改进的hummer's法制备氧化石墨烯合成表面带负电的氧化石墨烯水溶胶；（2）利用配位与静电作用，分子原位生长一步水热法制得石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱；（3）通过纯水浸洗和冷冻干燥技术得到石墨烯/碱式碳酸钴纳米线复合材料。本发明反应过程在水溶液中进行，无需添加其它表面活性剂和金属配位剂等，步骤简单、环保，条件温和，对设备要求低，原料成本低廉，便于工业量产。与现有报报道相比，这种具有三维连续通道的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线复合材料作为新型储能动力电池材料及催化剂等领域具有极大的应用前景。

Description

石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂 离子电池阳极上的应用
技术领域
本发明属于纳米复合材料制备领域，具体涉及一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用。
背景技术
随着便携式电子产品，电动工具，电动汽车（EV）和智能电网储存的加速增长，可再充电锂离子电池（LIBs）已经得到了深入研究，过去十年里，最佳的商用锂电池的能量密度增加了一倍。然而，市场对高容量，高功率，高循环稳定性和长寿命的锂离子电池的需求也迅速增长。目前，自然或人造石墨在商业锂离子电池阳极中占据主导地位，由于容量有限（372 mA h g-1），它无法满足迅速增长的动力能源需求。因此，寻找合成具有高能量密度、功率密度（主要是比容量和工作电压）和长循环寿命的锂离子电极新材料以期望解决当前困局。在许多高比容量可替代石墨的备选材料中，硅（理论容量：4200 mA h g-1 / Li22Si5或3579 mA h g-1 / Li15Si4）和锡（理论容量：994 mA h g-1 / Li4.4Sn）具有作为与锂合金化反应的负极材料被追求。然而，在锂化和脱锂过程中，这些合金材料（Si和Sn及其氧化物）受到其较导电性差，体积膨胀大，以及机械结构不稳定，导致其循环容量损失严重。另一个关键问题是体积变化会破坏SEI保护层，导致电解质持续分解，降低锂的可用性同时增加了电池的阻抗。迄今为止，人们已经努力开发用于LIBs的高性能电极材料，如制备各种纳米结构（空心纳米球，纳米管，纳米颗粒，纳米薄膜）或复合材料（碳，碳纳米管和石墨烯），这些材料在锂离子储存方面显示出非凡的前景，但仍需改进以便于进一步应用。尽管在电池技术上取得突飞猛进的成绩，但新材料的开发研究仍将继续克服诸多挑战，不断降低生产成本并推动其能量密度，功率密度，循环寿命的界限。最近，报道了基于转化机理且具有高理论容量的过渡金属碳酸盐（MCO3：M = Fe，Mn和Co），其中通过原位生成的过渡金属M纳米晶体催化还原Li2CO3以降低价态碳化物材料（即LixC2，x = 0〜2）。Co(OH)2CO3作为其中一员，其最高锂化状态下的Co(OH)2CO3比石墨（372 mA h g-1）能够提供多达5倍多的容量（1898 mA hg-1）。然而不幸的是，与其它过渡金属碳酸盐材料类似，普通的Co(OH)2CO3具有自身电子电导率差，反应动力学缓慢的缺点，使其具有较差的循环稳定性和较低的倍率性能，并且在充放电过程中结构稳定性差的不足。众所周知，提高结构稳定性和电子/离子电导率是开发高性能LIBs电极材料的两个关键问题。因此，协同开发设计一种自组装三维结构的Co(OH)2CO3/C复合材料绿色和简易的合成路线，以实现高度稳定和超高能量储存的结构材料体系仍然存在巨大机遇与挑战。
在此，我们成功开发了个一种基于静电相互作用和配位原理的一步水热自组装合成和rGO包裹的尺寸分布均匀的纳米线（d=25±5nm）的Co(OH)2CO3/rGO三维复合纳米材料体系，并首次将应用于高性能LIBs阳极。受益于其独特的三维多孔结构，Co(OH)2CO3纳米线与rGO膜复合材料具有较好的结构稳定性，所制备的Co(OH)2CO3/rGO表现出超高的能量密度，超快的锂离子储存和超长的循环寿命。
发明内容
综上所述，为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，并将制备的石墨烯/碱式碳酸钴三维纳米复合材料作为电极材料应用于锂离子电池。本发明的石墨烯/碳酸氢镍制备方法反应过程简单易于操作，成本低廉且节能环保，适合工业化应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备氧化石墨烯水溶胶
采用Hummer's法制备氧化石墨烯，将制备的氧化石墨烯超声分散于水中，制得氧化石墨烯水溶胶，所制得的氧化石墨烯水溶胶表面带有负电荷；
（2）制备石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱
把尿素加入到第（1）步制备的氧化石墨烯水溶胶中，搅拌5～10min，再缓慢加入钴盐，搅拌5～10min，得到前驱溶液；
将前驱溶液转入反应釜中，将反应釜放在160℃ 烘箱中恒温24h，制得石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱；
（3）石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料制备
将第（2）步制得的石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱经纯水浸洗6－8次，以除去可溶杂质，再在零下56℃真空冷冻干燥后制得石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料。
优选的，所述步骤（1）中制备的氧化石墨烯水溶胶中氧化石墨烯的含量为0.5～2.0g/L。
优选的，所述步骤（1）中Hummer's法制备氧化石墨烯的具体步骤为：
a.取干燥洁净的容器，加入70体积份浓度为98%的浓硫酸溶液，然后将容器放在冰水中冰浴；
b.称取2质量份的鳞片石墨加入到冰水浴后的浓硫酸溶液中，然后机械搅拌20～30min；
c.称取8质量份的高锰酸钾缓慢加入到步骤b的溶液中，待溶液变成绿色，高锰酸钾完全加完后，再冰浴2～3h；然后移至35℃恒温水浴锅中匀速搅拌12h，变成黏稠的黄褐色浆状物；把容器移出水浴锅，在搅拌状态下，分6次，每次加入46体积份的水稀释，使黏稠的黄褐色浆状物变成褐色溶液；
d.量取25体积份的质量分数为30%的H2O2加入到步骤c的褐色溶液中，待溶液由褐色变成金黄色，带有金黄色片状物；再用9000r/min的转速离心，倾去上清液，沉淀物分别用质量分数为5%的稀盐酸和去离子水各洗涤3次，然后把样品均匀铺在表面皿上，把表面皿放在冷冻干燥仪中24h冻干，即得到制备的氧化石墨烯。
优选的，步骤（2）中所述的钴盐为氯化钴，醋酸钴，硝酸钴，草酸钴中的任一种。
优选的，所述步骤（2）中的氧化石墨烯的浓度为0.5～1.5g/L、尿素的浓度为0.02～0.2 mol/L、钴盐的浓度为0.01～0.1mol/L。
所述制备方法制备的石墨烯/碱式碳酸钴纳米三维复合材料在锂离子电池阳极材料上的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明首次公开报道基于配位与静电作用原理，一步水热法制备石墨烯/碱式碳酸钴三维纳米线复合材料及其作为锂电电极材料的应用。本发明制备的石墨烯/碱式碳酸钴复合材料中碱式碳酸钴均匀分布在石墨烯层间，并且作为电极材料具有优异的电化学性能。与现有锂电电极材料报道相比，这种具有三维连续通道的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线复合材料作为新型储能动力电池及催化材料等具有极大的应用前景。
（2）本发明一步法制备石墨烯/碱式碳酸钴复合材料的方法简单，易于操作，成本低廉且节能环保，适合工业化应用。
（3）本发明制备石墨烯/碱式碳酸钴复合材料的反应过程在水溶液中进行，无需添加其它表面活性剂和其他助剂，步骤简单、环保，条件温和，对设备要求低，原料成本低廉，便于工业量产。
（4）本发明制备过程中通过调控原料并优化水热法工艺条件得到石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料，并应用于不同的环境。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料扫描电镜照片；
图2为本发明实施例1制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料X射线衍射图及其与碱式碳酸钴晶体标准数据的对照图；
图3 为本发明实施例2制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米三维复合材料X射线衍射图及其与碱式碳酸钴晶体标准数据的对照图；
图4为本发明实施例3制得的石墨烯/碱式碳酸钴米线三维复合材料透射电镜照片；
图5为本发明实施例3制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料不同倍率下的充放电图。
图6为本发明实施例3制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料大倍率下的长循环图。
具体实施方式
本发明中所用试剂均为市售试剂，且为分析纯，所用鳞片石墨规格为200目。
本发明提供一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，氧化石墨烯水溶胶制备
采用Hummer's法制备氧化石墨烯，将制得的氧化石墨烯超声分散于水中，制得氧化石墨烯水溶胶；该步骤制备的氧化石墨烯水溶胶中包括0.5～2.0g/L氧化石墨烯, 氧化石墨烯因其表面含有大量羟基、羧基、羰基、环氧基等含氧基团而使其表面带有负电荷, 因而其较还原氧化石墨烯更易于固定金属氧化物用于制备金属氧化物/石墨烯复合材料。
第二步，石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱制备
往第一步制备的氧化石墨烯水溶胶中加入尿素，搅拌5～10min，再缓慢加入钴盐，搅拌5～10min，得到前驱溶液；
将前驱溶液转入反应釜中，将反应釜放在160℃烘箱中恒温24h，制得石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱；
第三步，石墨烯/碱式碳酸钴复合材料制备
将第二步制得的石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶经纯水浸洗除去可溶杂质，零下56℃真空冷冻干燥制得石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料。
优化改进的Hummer's法制备氧化石墨烯的具体过程为：
1）取干燥洁净的容器，加入70ml浓度为98%的浓硫酸，把容器放在冰水中冰浴；
2）称取2g鳞片石墨加入到进行过冰水浴的浓硫酸溶液中，然后机械搅拌20～30min；
3）称取8g高锰酸钾缓慢加入到步骤2）的溶液中，加入时尽可能慢，待溶液变成绿色，高锰酸钾完全加完后，再经冰浴2～3h；然后移至35℃恒温水浴锅中匀速搅拌12h，变成黏稠的黄褐色浆状物；把容器移出水浴锅，在搅拌状态下，分6次，每次加入46ml水稀释，使黏稠的黄褐色浆状物变成褐色溶液；
4）量取25ml质量分数为30%的H2O2加入到步骤3）的褐色溶液中，待溶液由褐色变成金黄色，带有金黄色片状物；再用9000r/min的转速离心，倾去上清液，沉淀物分别用质量分数为5%的稀盐酸和去离子水各洗涤3次，把样品均匀铺在表面皿上，把表面皿放在冷冻干燥仪中24h冻干，即得到黄褐色的氧化石墨烯。
作为本发明的一种实施方式，所述第二步中得到的前驱溶液中包含0.5～1.5g/L表面带负电荷的氧化石墨烯、0.02～0.2mol/L尿素、0.01～0.1mol/L钴盐。
上述制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料可以应用于锂离子电池阳极材料。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中的氧化石墨烯制备均为以下步骤
氧化石墨烯制备，包括以下步骤：
1）取干燥洁净的容器，加入70ml浓度为98%的浓硫酸，把容器放在冰水中冰浴；
2）称取2g鳞片石墨加入到进行过冰水浴的浓硫酸溶液中，然后机械搅拌30min；
3）称取8g高锰酸钾缓慢加入到步骤2）的溶液中，加入时尽可能慢，待溶液变成绿色，高锰酸钾完全加完后，再冰浴3h；然后移至35℃恒温水浴锅中匀速搅拌12h，变成黏稠的黄褐色浆状物；把容器移出水浴锅，在搅拌状态下，分6次，每次加入46ml水稀释，使黏稠的黄褐色浆状物变成褐色溶液；
4）量取25ml质量分数为30%的H2O2加入到步骤3）的褐色溶液中，待溶液由褐色变成金黄色，带有金黄色片状物；再用9500r/min的转速离心，倾去上清液，沉淀物分别用质量分数为5%的稀盐酸和去离子水各洗涤3次，把样品均匀铺在表面皿上，把表面皿放在冷冻干燥仪中24h冻干，即得到黄褐色的氧化石墨烯。
实施例1
本实施例的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，包括：
（1）氧化石墨烯水溶胶制备
将制备的氧化石墨烯超声分散于水中，制得1.5g/L的氧化石墨烯水溶胶；
（2）石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶制备
往步骤（1）制备的氧化石墨烯水溶胶中加入尿素，搅拌8min，再缓慢加入硝酸钴，搅拌8min，得到前驱溶液，前驱溶液包含1.5g/L氧化石墨烯、0.08mol/L尿素、0.04mol/L硝酸钴；
将前驱溶液转入反应釜中，将反应釜放在160℃烘箱中恒温12h，制得石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶；
（3）石墨烯/碱式碳酸钴复合材料制备
将步骤（2）制得的石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶经纯水浸洗除去可溶杂质，零下56℃真空冷冻干燥制得石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料。
本实施例中所制备的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的扫描电镜图如图1所示，表明碱式碳酸钴纳米线均匀分布在石墨烯层间，形成连续三维复合结构。图2为石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的X射线衍射图，表明其为单一相的碱式碳酸钴(JCPDS:029-1416)，无石墨烯相的出现。
实施例2
本实施例的石墨烯/碱式碳酸钴纳米三维复合材料的制备方法，包括：
（1）氧化石墨烯水溶胶制备
将制备的氧化石墨烯超声分散于水中，制得1g/L的氧化石墨烯水溶胶；
（2）石墨烯/碳酸氢镍气凝胶制备
往步骤（1）制备的氧化石墨烯水溶胶中加入尿素，搅拌10min，再缓慢加入乙酸钴，搅拌10min，得到前驱溶液，前驱溶液包含1g/L氧化石墨烯、0.04mol/L尿素、0.02mol/L乙酸钴；
将前驱溶液转入反应釜中，将反应釜放在160℃烘箱中恒温12h，制得石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶；
（3）石墨烯/碱式碳酸钴复合材料制备
将步骤（2）制得的石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶经纯水浸洗除去可溶杂质，零下56℃真空冷冻干燥制得石墨烯/碱式碳酸钴纳米三维复合材料。
图3为所制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米三维复合材料的XRD,表明其为单一相的碱式碳酸钴(JCPDS:029-1416)，亦无石墨烯相的出现。
实施例3
本实施例的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，包括：
（1）氧化石墨烯水溶胶制备
将制备的氧化石墨烯超声分散于水中，制得1.5g/L的氧化石墨烯水溶胶；
（2）石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶制备
往步骤（1）制备的氧化石墨烯水溶胶中加入尿素，搅拌10min，再缓慢加入氯化钴，搅拌10min，得到前驱溶液，前驱溶液包含1.5g/L氧化石墨烯、0.04mol/L尿素、0.02mol/L氯化钴；
将前驱溶液转入反应釜中，将反应釜放在160℃烘箱中恒温12h，制得石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶；
（3）石墨烯/碱式碳酸钴复合材料制备
将步骤（2）制得的石墨烯/碱式碳酸钴气凝胶经纯水浸洗除去可溶杂质，零下56℃真空冷冻干燥制得石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料。
上述石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法中整个反应过程简单易于操作，成本低廉且节能环保，适合工业化应用。
图4为所制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的的透射电镜图。将本实施例制备的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的用于电化学测试，图5为所制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的不同倍率下的循环图。图6为所制得的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的大倍率长循环性能图。从图5和图6的实验结果表明本发明制备方法所制备的石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料可用作制备动力锂离子电池的阳极材料，并具有优异的电化学性能。

Claims (6)

1.一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备氧化石墨烯水溶胶
采用Hummer's法制备氧化石墨烯，将制备的氧化石墨烯超声分散于水中，制得氧化石墨烯水溶胶，所制得的氧化石墨烯水溶胶表面带有负电荷；
（2）制备石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱
把尿素加入到第（1）步制备的氧化石墨烯水溶胶中，搅拌5～10min，再缓慢加入钴盐，搅拌5～10min，得到前驱溶液；
将前驱溶液转入反应釜中，将反应釜放在160℃ 烘箱中恒温24h，制得石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱；
（3）石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料制备
将第（2）步制得的石墨烯/碱式碳酸钴水凝胶柱经纯水浸洗6－8次，以除去可溶杂质，再在零下56℃真空冷冻干燥后制得石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中制备的氧化石墨烯水溶胶中氧化石墨烯的含量为0.5～2.0g/L。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中Hummer's法制备氧化石墨烯的具体步骤为：
a.取干燥洁净的容器，加入70体积份浓度为98%的浓硫酸溶液，然后将容器放在冰水中冰浴；
b.称取2质量份的鳞片石墨加入到冰水浴后的浓硫酸溶液中，然后机械搅拌20～30min；
c.称取8质量份的高锰酸钾缓慢加入到步骤b的溶液中，待溶液变成绿色，高锰酸钾完全加完后，再冰浴2～3h；然后移至35℃恒温水浴锅中匀速搅拌12h，变成黏稠的黄褐色浆状物；把容器移出水浴锅，在搅拌状态下，分6次，每次加入46体积份的水稀释，使黏稠的黄褐色浆状物变成褐色溶液；
d.量取25体积份的质量分数为30%的H2O2加入到步骤c的褐色溶液中，待溶液由褐色变成金黄色，带有金黄色片状物；再用9000r/min的转速离心，倾去上清液，沉淀物分别用质量分数为5%的稀盐酸和去离子水各洗涤3次，然后把样品均匀铺在表面皿上，把表面皿放在冷冻干燥仪中24h冻干，即得到制备的氧化石墨烯。
4.如权利要求1所述的一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中的钴盐为氯化钴，醋酸钴，硝酸钴，草酸钴中的任一种。
5.如权利要求1所述的一种石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的氧化石墨烯的浓度为0.5～1.5 g/L、尿素的浓度为0.02～0.2mol/L、钴盐的浓度为0.01～0.1mol/L。
6.一种如权利要求1所述制备方法制备的石墨烯/碱式碳酸钴纳米三维复合材料在锂离子电池阳极材料上的应用。
CN201810723243.6A 2018-07-04 2018-07-04 石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用 Pending CN108847482A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810723243.6A CN108847482A (zh) 2018-07-04 2018-07-04 石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810723243.6A CN108847482A (zh) 2018-07-04 2018-07-04 石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108847482A true CN108847482A (zh) 2018-11-20

Family

ID=64200515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810723243.6A Pending CN108847482A (zh) 2018-07-04 2018-07-04 石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108847482A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109781795A (zh) * 2019-01-25 2019-05-21 西安交通大学 一种碱式碳酸钴与rgo的复合结构的气敏薄膜传感器及其制备方法
CN110511402A (zh) * 2019-09-12 2019-11-29 东华大学 一种具有高交联强度的钴交联水凝胶及其制备方法
CN111082050A (zh) * 2019-12-20 2020-04-28 兰州大学 一种锂离子电池负极材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105016319A (zh) * 2015-08-04 2015-11-04 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 三维多孔海胆状磷化钴及其制备方法与应用
CN105185606A (zh) * 2015-09-14 2015-12-23 南京大学 一种新型碱式碳酸钴-掺氮石墨烯复合电极材料的制备方法
CN105869916A (zh) * 2016-06-23 2016-08-17 华中科技大学 一种羟基氧化钴纳米管电极的制备方法
CN107245727A (zh) * 2017-05-09 2017-10-13 南昌航空大学 一种多孔磷化钴纳米线催化剂的制备方法
CN107640761A (zh) * 2017-10-13 2018-01-30 郑州大学 石墨烯/碳酸氢镍纳米立方体三维复合材料的制备方法及储能应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105016319A (zh) * 2015-08-04 2015-11-04 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 三维多孔海胆状磷化钴及其制备方法与应用
CN105185606A (zh) * 2015-09-14 2015-12-23 南京大学 一种新型碱式碳酸钴-掺氮石墨烯复合电极材料的制备方法
CN105869916A (zh) * 2016-06-23 2016-08-17 华中科技大学 一种羟基氧化钴纳米管电极的制备方法
CN107245727A (zh) * 2017-05-09 2017-10-13 南昌航空大学 一种多孔磷化钴纳米线催化剂的制备方法
CN107640761A (zh) * 2017-10-13 2018-01-30 郑州大学 石墨烯/碳酸氢镍纳米立方体三维复合材料的制备方法及储能应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHAOJUN SHI ET AL: "Synthesis of sandwich-like Co(CO3)0.5(OH)/graphene composite through confined growth and self-assemblies for highly reversible lithium storage", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109781795A (zh) * 2019-01-25 2019-05-21 西安交通大学 一种碱式碳酸钴与rgo的复合结构的气敏薄膜传感器及其制备方法
CN110511402A (zh) * 2019-09-12 2019-11-29 东华大学 一种具有高交联强度的钴交联水凝胶及其制备方法
CN111082050A (zh) * 2019-12-20 2020-04-28 兰州大学 一种锂离子电池负极材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Constructing ultra-thin Ni-MOF@ NiS2 nanosheets arrays derived from metal organic frameworks for advanced all-solid-state asymmetric supercapacitor
Ren et al. Preparation of carbon-encapsulated ZnO tetrahedron as an anode material for ultralong cycle life performance lithium-ion batteries
CN105742602B (zh) 一种钠离子电池负极用Sn/MoS2/C复合材料及其制备方法
Fu et al. Preparation of Cu2O particles with different morphologies and their application in lithium ion batteries
CN106229503B (zh) 一种氧化镍/石墨烯纳米复合材料的制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池
CN102208614B (zh) 一种锂离子电池负极材料碳包覆三氧化二铁的制备方法
CN109285994A (zh) 锂离子电池硅碳负极材料的制备方法
CN105336940B (zh) 一种钛酸钠纳米线/石墨烯复合负极材料及其制备方法
CN110233256B (zh) 一种复合纳米材料及其制备方法
CN105845904B (zh) 一种钠离子电池金属氧化物/聚吡咯空心纳米管负极复合材料及其制备方法
Feng et al. Research progress of tunnel-type sodium manganese oxide cathodes for SIBs
CN106952737A (zh) 一种二硫化钨片状纳米材料的制备方法
CN103991899A (zh) 一种多孔花状氧化锡微纳结构的制备方法
CN106252607B (zh) 海胆状纳米TixSn1-xO2/石墨烯三维复合材料的制备方法及其在锂离子电池负极上的应用
CN102231437A (zh) 合成具有核壳结构的碳包覆钴基纳米棒锂电池负极材料的方法
Zhang et al. Nanotubes within transition metal silicate hollow spheres: Facile preparation and superior lithium storage performances
CN102820465A (zh) 聚丙烯酸在制备锂离子电池负极材料纳米铁氧化物/碳复合材料的应用
CN110336012A (zh) 一种碳复合的硫族化合物复合材料及其制备方法和应用
CN108847482A (zh) 石墨烯/碱式碳酸钴纳米线三维复合材料的制备方法及在锂离子电池阳极上的应用
CN106099066B (zh) 一种二氧化锗/石墨烯复合材料及其制备方法
CN102259933A (zh) 一种米粒状α-三氧化二铁的制备方法和应用
CN110474034A (zh) 一种氮掺多孔纳米片硅碳复合材料及其制备方法和应用
CN108448072B (zh) 一种基于二维三氧化二锑纳米片/还原氧化石墨烯气凝胶复合电极材料的制备方法及应用
Jiang et al. An ionic-liquid-assisted approach to synthesize a reduced graphene oxide loading iron-based fluoride as a cathode material for sodium-ion batteries
Jin et al. ZnFe2O4/C nanodiscs as high performance anode material for lithium-ion batteries

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181120

RJ01 Rejection of invention patent application after publication