[发明专利]一种石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米复合材料制备领域，涉及一种石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料的制备方法。

背景技术

四氧化三钴是生产锂离子电池正极材料钴酸锂的重要原料，也可用于锂离子电池负极材料，同时还是景泰蓝的釉料之一，在硬质合金以及人造光合作用领域也有广泛应用。四氧化三钴性能的好坏对于锂离子电池、硬质合金、景泰蓝等领域产品均有非常重要的影响，因此，制备高性能的四氧化三钴原料一直是材料界努力攻关的目标之一。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，超出钢铁数十倍的强度，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，石墨烯具有非同寻常的导电性能，电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。

很显然，如果能够将石墨烯与纳米四氧化三钴制备成复合材料，将有望大大提高纳米四氧化三钴及其相关产品的应用性能，因此，研究并发明纳米四氧化三钴/石墨烯复合材料的制备是非常有必要的。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种新的纳米四氧化三钴/石墨烯复合材料及一种简单而又易于产业化的纳米四氧化三钴/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：

一种石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1) 将一定量的石墨烯、乙酸钴、草酸铵、聚乙二醇1000、三乙醇胺混合到一起并用球磨机研磨一定时间，然后将混合物充分干燥；

(2) 将干燥后的混合物在马弗炉中充分煅烧，所得产物即为石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料。

在本发明中，所述的石墨烯、乙酸钴、草酸铵、聚乙二醇1000、三乙醇胺的质量比在10-20：10-50：10-60：1-2：1。

在本发明中，所述的石墨烯、乙酸钴、草酸铵、聚乙二醇1000、三乙醇胺混合物研磨时间为30-120分钟，研磨后的混合物干燥时间为5-10小时，干燥温度为100-150℃。

在本发明中，所述的石墨烯、乙酸钴、草酸铵、聚乙二醇1000、三乙醇胺干燥后的混合物在马弗炉中煅烧时间为5-20小时，煅烧温度为200-500℃。

在本发明中，所述的石墨烯、乙酸钴、草酸铵、聚乙二醇1000、三乙醇胺均为分析纯。

经过本发明工艺制备出的纳米四氧化三钴/石墨烯复合材料，其粒径范围为50-100nm。

有益效果：本发明的石墨烯/纳米四氧化三钴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，具有很好的工业化应用前景。

附图说明

图1为本发明为实施例1获得的石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料透射电镜图。

图2为本发明为实施例2获得的石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料透射电镜图。

图3为本发明为实施例3获得的石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料透射电镜图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，对本发明进行进一步阐述。

实施例1，参见图1中的石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料透射电镜图，首先分别称取10克石墨烯、10克乙酸钴、30克草酸铵、1克聚乙二醇1000、1克三乙醇胺并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100℃干燥5小时，再将干燥后的混合物放置于马弗炉中在300℃下煅烧10小时，便获得石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料，其平均粒径为60nm。

实施例2，参见图2中的石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料透射电镜图，首先分别称取10克石墨烯、30克乙酸钴、50克草酸铵、1克聚乙二醇1000、1克三乙醇胺并将这些材料充分混合后放到球磨机中研磨120分钟，然后将研磨后的混合物在100℃干燥8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，便获得石墨烯/纳米四氧化三钴复合材料，其平均粒径为80nm。