CN111799462A - 一种金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料制备方法，该方法通过葡萄糖碳化工艺制备出石墨烯片，然后利用NaCl晶体和SiO2纳米球双模板合成高性能的Mn3O4和多孔石墨烯复合材料，着眼于复合材料非同寻常的结构，以此提高电极材料的离子传输性能和导电性，从而优化电池可逆容量等电化学性能。

Description

一种金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料制备方法
技术领域
本发明涉及电池电极材料的制造领域，具体涉及一种低成本、高性能、高容量、高功率、电化学性能良好的金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料及其制备方法。
背景技术
化石燃料燃烧带来了环境问题，严重影响着生态环境，给人们的正常生活造成了许多影响，作为研究热点的新型能源储存元件恰好可以使这些问题迎刃而解；然而储能元件存在诸多缺陷；例如，商用石墨电容量较低，越来越无法满足新一代电子产品的需求；一部分储能元件的电极材料掺杂的是贵金属氧化物，这些贵金属氧化物在地球含量有限且对环境有污染，使得储能设备的成本增加；还有一些电极材料存在使用循环稳定性差、使用寿命短、温度范围小、和电子导电性低等问题；这使储能元件在各领域中的实际应用被极大地制约；储能电池的优良代表：可充电锂离子电池(LIBs)，具有能量密度高、无记忆效应、污染低、高功率、长寿命循环等特点，它所具备的优点是传统电池所不能比拟的，这也是它在各式各样储能元件中“站稳脚跟”的原因；传统的锂离子电池导电剂主要有乙炔黑、超导炭黑等，它们与活性物质粒子通过点对点的方式接触，在此过程中会产生较大的热阻抗，使锂离子电池存在一定的安全隐患；引起电池起火甚至爆炸的锂晶枝可能会在充放电过程中产生，这是负极材料使用锂的锂电池的普遍缺点，从而使得锂离子电池的正常使用时间和各方面性能大大降低；锂合金材料就是通过金属锂与合金材料复合产生的，在其充电，放电的反应中会有非常大的概率使其体积膨胀，而这也会对循环性能造成不利的影响；膨胀起包更是在电池长期工作后的普遍现象，同样的会影响到其他方面； 372mAhg-1较低理论容量的商用石墨阳极是目前锂离子电池最常规的配置，这使得对于能量要求较高的电动汽车对锂离子电池嗤之以鼻；
以上这些因素很大程度上阻碍了可充电LIBs技术的发展；对科学家而言，寻找具有令人满意的结构、优异的可逆容量和高充电/放电率的合适电极材料是重要的研究方向。
锰元素的金属氧化物储量丰富，电位窗口宽，比容量高且对环境污染小，是一种理想的电极材料，大量的研究发现Mn3O4用作LIBs主要材料时，具有低工作电压和大的理论容量(937mAhg-1)和低成本的优点；然而Mn3O4材料自身存在导电性差(10-7～10-8Scm-1)、离子传导性差和重复锂化/脱锂过程中显着的体积变化，导致严重的容量衰减和速率低等不足；
为了解决上述问题并提高其电化学性能，有两种解决方案；一种是在纳米尺度上构建具有不同形态的Mn3O4(即纳米棒，纳米球，纳米线，纳米管等)结构；纳米结构电极可以在电极/电解质和相对大的内部空间之间提供巨大的相对表面区域，以最小化体积膨胀，并在循环过程中释放应变，从而提高了电池的容量保持率和速率能力；另一种方法是将纳米结构的Mn3O4与碳基质(例如，石墨烯，碳纳米管和石墨碳)结合，通过增加电子导电性，结构稳定性和抑制重复循环过程中Mn3O4活性物质的聚集，来改善材料反应动力学和循环稳定性；尽管近年来已经合成了各种各样的Mn3O4@复合材料，但Mn3O4活性颗粒与碳基体的自聚集和分离仍然不可避免；并且Mn3O4活性纳米颗粒与碳基体之间存在弱相互作用，会导致不满意的电化学性能；而具备机械强度过硬、电化学稳定性高、表面积庞大、导电性出色等特点的二维石墨烯材料，成为了研究者眼中的“宠儿”；
本发明通过葡萄糖碳化工艺制备出石墨烯片，然后利用NaCl晶体和SiO2纳米球双模板合成高性能的Mn3O4和多孔石墨烯复合材料，以改善电极材料离子传输性能和导电性为目的，利用复合材料独特的结构来提高电池可逆容量等电化学性能。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于开发一种低成本、高性能、高容量、高功率、电化学性能良好的金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料及其制备方法的制备方法；本发明通过使用NaCl晶体和SiO2纳米球双模板，使Mn3O4纳米管嵌入二维多孔石墨烯片得到一种新型的电池电极材料；所述方法不仅改善了目前电极材料使用温度范围小、使用寿命短、电极材料离子传输性能和导电性差等问题，从而提高电池可逆容量等电化学性能，而且制作方法简单，成本低，原材料来源广泛。
为了解决现有的技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
(一)Mn3O4纳米管的制备：
(1)用电子天平和量筒称取1～1.5mmol的KMnO4固体颗粒和0.5～1.0mL浓缩的 HCl溶液加入到盛有20.0～25.0mL蒸馏水的烧杯中；
(2)将溶液用超声波处理0.5～1.0h,得到均匀的溶液；
(3)将制备的均匀溶液倒入25～75mL高压釜中，烘箱的温度设置为130～150℃，时间设置为11～13h；将40～60mL Teflon高压釜放入烘箱中使其干燥，除去部分水分；
(4)把干燥之后的溶液装在离心管中，均匀放置在离心机里，离心机的转速设置为2400～2600r/min左右，时间为10～15min；
(5)取出离心管，倒出管中沉淀上层的液体，然后向管里加一定比例无水乙醇和去离子水到液体原来的位置，再放入离心机里按照原来的转速和时间进行离心，重复以上步骤数次；
(6)将试纸湿润之后贴在漏斗上，将离心管里的乳浊液通过玻璃棒引流到漏斗上边的试纸上，用试纸来过滤收集离心得到的沉淀，
(7)将得到装有MnO2沉淀的烧杯置于真空干燥箱中，温度控制在70～90℃，时间控制在10～12h；
(8)将干燥后的MnO2沉淀放入在充满N2管式炉中退火2～4h，管式炉的温度设置为550～650℃之间，即可得到Mn3O4纳米管。
(二)SiO2纳米球的制备
(1)用量筒和移液枪分别量取5～7mL的正硅酸乙酯(TEOS)、10～30mL去离子水和130～150mL乙醇，分别加入到烧杯中，使用玻璃棒搅拌均匀，形成混合溶液；
(2)用移液枪将2～4mL的氨水缓慢加入到上述溶液中，将盛有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上；在环境温度下剧烈搅拌2～4h，使反应更加充分；
(3)将搅拌后的溶液等量地加入离心管中；将离心机的转速设置在2300～ 2500r/min之间，时间控制在5～10min的范围内；
(4)将离心管中上层液体倒出，然后加入去离子水到液体原来的位置，再次离心；重复以上操作数次；
(5)通过玻璃棒将离心管里的液体引流到，贴有滤纸的漏斗上，通过滤纸收集沉淀；
(6)将样品放入真空烘箱中干燥8～10h，温度为70～90℃；得到所需的SiO2纳米球。
(三)金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备
(1)将用电子天平分别称取0.05～0.07Mn3O4纳米管、1～3g SiO2纳米球、10～ 15gNaCl和0.2～0.3g葡萄糖加入到90～110mL水溶液中；
(2)放入超声波振荡器处理10～20min，得到均匀的悬浮液；
(3)将悬浮液转移到恒温水浴箱中，水浴箱的温度设置为70～90℃，在该温度下连续搅拌直至形成溶胶；
(4)将溶胶置于烘箱中进行干燥，温度控制在90～100℃之间，干燥时间为3～4h，除去部分水分；
(5)将得到的前体在充满N2的管式炉中加热2～4小时,管式炉温度设置为550～ 650℃；
(6)把得到的样品加入到2～3mol NaOH溶液中，并在恒温水浴箱中搅拌过夜来除去SiO2和NaCl双模板；水浴箱的温度为40～60℃；
(7)将得到的产物放入转速为2300～2500的离心机中离心收集，离心10～15min 后，倒出离心管中的上层液体，然后加入一定量的去离子水进一步离心，重复以上步骤；
(8)用pH试纸检测所得液体的pH值，调节溶液pH直到溶液的pH＝7；
(9)将溶液放入真空烘箱中，在60～70℃下干燥过夜来实现金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备。
本发明比现有产品的技术优点如下：
(1)成本低，本发明有着较为广泛的材料来源，成本较低；
(2)本发明制备工艺简单，反应条件温和，易于操作；
(3)本发明通过葡萄糖碳化工艺制备出石墨烯片，然后利用NaCl晶体和SiO2纳米球双模板合成高性能的Mn3O4和多孔石墨烯复合材料，有效提高电池可逆容量等电化学性能；其根本原因在于充分应用了复合材料独一无二的结构，使得电极材料离子传输性能和导电性得到显著改变和提高。
附图说明
图1为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备流程图。
图2为Mn3O4纳米管红外光谱图。
图3为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料红外光谱图。
图4为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料低倍数扫描电镜图。
图5为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料高倍数扫描电镜图。
图6为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料和Mn3O4在不同电流密度下的倍率曲线图。
图7为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的循环性能测试曲线图。
图8为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的库伦效率曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明；如图1-8所示，下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述，所述的实施案例有助于对本发明的理解和实施，并非构成对本发明的限制；本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定；
实施例1
(一)Mn3O4纳米管的制备：
(1)用电称取1.25mmol的KMnO4固体颗粒和0.5mL浓缩的HCl溶液加入到盛有 22.5mL蒸馏水的烧杯中；
(2)将溶液用超声波处理0.5h,得到均匀的溶液；
(3)将制备的均匀溶液倒入50mL Teflon高压釜中，烘箱的温度设置为140℃，时间设置为12h；将50mL Teflon高压釜放入烘箱中使其干燥，除去部分水分；
(4)把干燥之后的溶液装在离心管中，均匀放置在离心机里，离心机的转速设置为2500r/min左右，时间为10min；
(5)取出离心管，倒出管中沉淀上层的液体，然后向管里加一定比例无水乙醇和去离子水到液体原来的位置，再放入离心机里按照原来的转速和时间进行离心，重复以上步骤数次；
(6)将试纸湿润之后贴在漏斗上，将离心管里的乳浊液通过玻璃棒引流到漏斗上边的试纸上，用试纸来过滤收集离心得到的沉淀，
(7)将得到装有MnO2沉淀的烧杯置于真空干燥箱中，温度控制在80℃，时间设定为12h；
(8)将干燥后的MnO2沉淀放入在充满N2管式炉中退火3h，管式炉的温度设置为 600℃之后，即可得到Mn3O4纳米管；具体制备流程如图1所示；
(二)SiO2纳米球的制备
(1)用量筒和移液枪分别量取6mL的正硅酸乙酯(TEOS)、20mL去离子水和140mL 乙醇，分别加入到烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀，形成混合溶液；
(2)用移液枪将3mL的氨水缓慢加入到上述溶液中，将盛有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上；在环境温度下剧烈搅拌3h，使反应更加充分；
(3)离心机的时间设置为10min，转速为2400r/min，将搅拌后的溶液等量地放入离心管；
(4)将离心管中上层液体倒出，然后加入去离子水到液体原来的位置，再次离心；重复以上操作数次；
(5)通过玻璃棒将离心管里的液体引流到，贴有滤纸的漏斗上，通过滤纸收集沉淀；
(6)将样品放入真空烘箱中干燥10h，温度为80℃；得到所需的SiO2纳米球；具体制备流程如图2所示；
(三)金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备
(1)将用电子天平分别称取0.065g Mn3O4纳米管、2g SiO2纳米球、15g NaCl和 0.225g葡萄糖加入到100mL水溶液中；
(2)放入超声波振荡器处理15min，得到均匀的悬浮液；
(3)将悬浮液转移到恒温水浴箱中，水浴箱的温度设置为80℃，在该温度下连续搅拌直至形成溶胶；
(4)将溶胶置于烘箱中进行干燥，温度控制在100℃，干燥时间为3h，除去部分水分；
(5)将得到的前体在充满N2的管式炉中加热3小时，管式炉温度设置为600℃；
(6)把得到的样品加入到2mol NaOH溶液中，并在恒温水浴箱中搅拌过夜来除去 SiO2和NaCl双模板；水浴箱的温度为50℃；
(7)将得到的产物放入转速为2400的离心机中离心收集，离心10min后，将离心管中处于上层的液体倒出，加入固定量的去离子水离心，此步骤循环重复；
(8)取得的液体pH值用试纸检测，待溶液的pH值为7时，停止调节；
(9)将溶液放入真空烘箱中，在60℃下干燥过夜来实现金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备；具体制备流程如图1所示；
(四)制备材料的红外光谱表征
Mn3O4纳米管红外光谱图见图2，Mn-O键的弯曲特征峰在波数为520.1cm-1处出现，峰形较窄且尖锐，峰的强度较弱的Mn-O键的伸缩振动峰在611.3cm-1出现； Mn-O键在四面体中的伸缩振动和在八面体中的扭曲振动导致上述两个峰的出现；1633cm-1处则是以化学吸附水的形式存在的-OH特征峰，3450cm-1是以物理吸附水的形式存在的-OH特征峰，表明所制备Mn3O4纳米管未完全干燥；图中在400-1000cm-1的范围内，出现两个主要的吸收峰，位置分别为520.1cm-1， 611.3cm-1，与已知的文献一致，证明了所制备的产物是Mn3O4；
金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料红外光谱图如图3所示，相对于Mn3O4纳米管，可以明显观察到，金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料中的部分含氧键,如：“O–H”(1380cm-1)、“C＝O”(1730cm-1)和“–C–O–C–”(1075cm-1)的特征峰明显减小，直至消失，表明在金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的形成过程中，葡萄糖碳化成二维石墨烯片，进一步表明金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料源自于二维石墨烯片和Mn3O4成功的复合；
金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料低倍数和高倍数扫描电镜图分别如图4和图5所示，从图中可以看到许多Mn3O4附着在石墨烯上且分散比较均匀，这种结构能够充分发挥出石墨烯的高比表面积特点，负载较多的Mn3O4，两者发挥协同作用，有利于提高电化学性能。
图6为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料和Mn3O4在不同电流密度下的倍率曲线图，从图中可以观察到，Mn3O4在100～2000mAg-15个不同的电流密度时，其对应的可逆比容量为475mAg-1、419mAg-1、354mAg-1、306mAg-1、240mAg-1，当循环重新回到初始电流密度时，Mn3O4的可逆比容量为350mAg-1，容量保持率为73％；金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料在100～2000mAg-1五个不同的电流密度时，其对应可逆比容量为750mAg-1、680mAg-1、410mAg-1、270mAg-1、 150mAg-1，当循环重新回到初始电流密度时，材料的可逆比容量为630mAg-1，容量保持率为84％，与纯Mn3O4相比，本发明通过葡萄糖碳化工艺制备出石墨烯片，然后利用NaCl晶体和SiO2纳米球双模板合成高性能的Mn3O4和多孔石墨烯复合材料，利用复合材料独特的结构来改善电极材料离子传输性能和导电性，有较高的容量保持率，体现了该材料良好的倍率性能。
图7为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的循环性能测试曲线图，从图中可以得出，在扫描速率为100mV/s时循环测试5000次，金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料比电容有所下降，但重复5000次，仍能保持原有比电容的92％，损耗较小，金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料表现出良好的循环稳定性。
图8为金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的库伦效率曲线图，从图中可以看到，金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料首次库伦效率为62.8％，虽然库伦效率在前期也有波动，但是后期基本稳定在100％，说明石墨烯对金属锰氧化物的结构起到了稳定的作用，使得材料具有良好的可逆性。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于：该方法按如下步骤：
1)Mn3O4纳米管的制备；
2)SiO2纳米球的制备；
3)将步骤1)中的Mn3O4纳米管、步骤2)中的SiO2纳米球、NaCl和葡萄糖加入到水溶液中，之后放入超声波振荡器处理15min，得到均匀的悬浮液；将所述悬浮液转移到恒温水浴箱中，水浴箱的温度设置为80℃，在该温度下连续搅拌直至形成溶胶；将所述溶胶置于烘箱中进行干燥，温度控制在100℃，干燥时间为3h，除去部分水分；将得到的前体在充满N2的管式炉中加热3小时，管式炉温度设置为600℃；把得到的样品加入到2mol NaOH溶液中，并在恒温水浴箱中搅拌过夜来除去SiO2和NaCl双模板，水浴箱的温度为50℃；将得到的产物放入转速为2400的离心机中离心收集，离心10min后，将离心管中处于上层的液体倒出，加入固定量的去离子水离心，此步骤循环重复；取得的液体pH值用试纸检测，待溶液的pH值为7时，停止调节；将溶液放入真空烘箱中，在60℃下干燥过夜来实现金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备。
2.如权利要求1所述的一种金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中Mn3O4纳米管的制备是通过下述步骤完成的：
1.1)用电称取1.25mmol的KMnO4固体颗粒和0.5mL浓缩的HCl溶液加入到盛有22.5mL蒸馏水的烧杯中；
1.2)将溶液用超声波处理0.5h得到均匀的溶液；
1.3)将制备的均匀溶液倒入50mL Teflon高压釜中，烘箱的温度设置为140℃，时间设置为12h，将50mL Teflon高压釜放入烘箱中使其干燥，除去部分水分；
1.4)把干燥之后的溶液装在离心管中，均匀放置在离心机里，离心机的转速设置为2500r/min左右，时间为10min；
1.5)取出离心管，倒出管中沉淀上层的液体，然后向管里加一定比例无水乙醇和去离子水到液体原来的位置，再放入离心机里按照原来的转速和时间进行离心，重复以上步骤数次；
1.6)将试纸湿润之后贴在漏斗上，将离心管里的乳浊液通过玻璃棒引流到漏斗上边的试纸上，用试纸来过滤收集离心得到的沉淀；
1.7)将得到装有MnO2沉淀的烧杯置于真空干燥箱中，温度控制在80℃，时间设定为12h；
1.8)将干燥后的MnO2沉淀放入在充满N2管式炉中退火3h，管式炉的温度设置为600℃之后，即可得到Mn3O4纳米管。
3.如权利要求1所述的一种金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中SiO2纳米球的制备是通过下述步骤完成的：
2.1)用量筒和移液枪分别量取6mL的正硅酸乙酯TEOS、20mL去离子水和140mL乙醇，分别加入到烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀，形成混合溶液；
2.2)用移液枪将3mL的氨水缓慢加入到上述溶液中，将盛有溶液的烧杯放在磁力搅拌器上，在环境温度下剧烈搅拌3h，使反应更加充分；
2.3)离心机的时间设置为10min，转速为2400r/min，将搅拌后的溶液等量地放入离心管；
2.4)将离心管中上层液体倒出，然后加入去离子水到液体原来的位置，再次离心，重复以上操作数次；
2.5)通过玻璃棒将离心管里的液体引流到，贴有滤纸的漏斗上，通过滤纸收集沉淀；
2.6)将样品放入真空烘箱中干燥10h，温度为80℃；得到所需的SiO2纳米球。
4.如权利要求1所述的一种金属锰氧化物/石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中溶液包括有0.065g Mn3O4纳米管、2g SiO2纳米球、15g NaCl和0.225g葡萄糖加入到100mL水溶液中。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112240901A (zh) * 2020-10-21 2021-01-19 南京工业大学 一种简易的甘油生物传感芯片的制备方法
CN112516998A (zh) * 2020-12-17 2021-03-19 广东工业大学 一种挥发性有机污染气体净化催化剂及其制备方法和应用
CN113979479A (zh) * 2021-09-26 2022-01-28 杭州电子科技大学 一种石墨烯复合纳米六角钡铁氧体吸波材料制备方法
CN114229835A (zh) * 2022-01-05 2022-03-25 中国人民解放军国防科技大学 一种以碳化糖为三维骨架的石墨烯气凝胶及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104136661A (zh) * 2012-02-28 2014-11-05 德国马普弗利兹-哈伯无机化学研究所 使用碳负载MnOX的复合材料电解分解水
CN107572541A (zh) * 2010-10-15 2018-01-12 株式会社半导体能源研究所 蓄电装置用正极活性物质的制造方法
CN108598403A (zh) * 2018-04-16 2018-09-28 江西师范大学 锂离子电池二元过渡金属氧化物负极材料的形成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107572541A (zh) * 2010-10-15 2018-01-12 株式会社半导体能源研究所 蓄电装置用正极活性物质的制造方法
CN104136661A (zh) * 2012-02-28 2014-11-05 德国马普弗利兹-哈伯无机化学研究所 使用碳负载MnOX的复合材料电解分解水
CN108598403A (zh) * 2018-04-16 2018-09-28 江西师范大学 锂离子电池二元过渡金属氧化物负极材料的形成方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEIBEI WANG ET AL.: "Mn3O4 nanotubes encapsulated by porous graphene sheets with enhanced electrochemical properties for lithium/sodium-ion batteries", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
李飞: "石墨烯基/锰氧化物复合材料的制备及其在锂/钠离子电池中的应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112240901A (zh) * 2020-10-21 2021-01-19 南京工业大学 一种简易的甘油生物传感芯片的制备方法
CN112516998A (zh) * 2020-12-17 2021-03-19 广东工业大学 一种挥发性有机污染气体净化催化剂及其制备方法和应用
CN113979479A (zh) * 2021-09-26 2022-01-28 杭州电子科技大学 一种石墨烯复合纳米六角钡铁氧体吸波材料制备方法
CN114229835A (zh) * 2022-01-05 2022-03-25 中国人民解放军国防科技大学 一种以碳化糖为三维骨架的石墨烯气凝胶及其制备方法

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