[发明专利]一种石墨烯-二氧化钛微球的制备方法

说明书

本发明公开一种石墨烯‑二氧化钛微球的制备方法，包括有如下步骤：1)石墨的前处理：将石墨置于由浓硫酸、高锰酸钾构成的混合溶液中，超声搅拌处理，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中处理，得到膨胀石墨产物备用；2)石墨烯‑二氧化钛微球的制备：将步骤1)所得产物膨胀石墨溶于去离子水中，加入表面活性剂，超声搅拌，在溶液中逐渐加入适量钛源，所得混合溶液经喷雾干燥处理，所得产物置于特殊气氛保护下的马弗炉中高温处理，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中干燥，既得石墨烯‑二氧化钛微球。该方法很好的将石墨烯和石墨烯材料复合起来，提高材料的电子电导；另外该方法利用喷雾干燥法对前躯体进行二次造粒，大大提高了产物的振实密度。

技术领域

本发明涉及石墨烯领域技术，特别是提供一种石墨烯-二氧化钛微球的制备方法。

背景技术

锂离子电池已经垄断了便携式电子器件市场，未来几年内锂离子电池仍是二次电池市场的主要增长点。在锂离子电池负极材料方面，石墨类碳基材料由于其良好的循环稳定性和理想的充放电平台，仍是未来一段时间内锂离子电池的首选负极材料。但随着锂电池在动力电池方面的运用，传统碳材料的充放电比容量较低，已经无法满足高容量锂电池负极材料的需求。因此许多研发团队正在开发新型负极材料，来满足对电池高容量化的要求。在新型非碳的负极材料的研究中，金属氧化物因具有高的比容量而受到瞩目。但金属氧化物材料在重复的锂离子脱嵌锂过程中，存在严重的体积变化效应，造成电极的循环稳定性大幅度下降。

发明内容

本发明针对现有技术存在之缺失，本发明的目的在于提供一种石墨烯-二氧化钛微球的制备方法，该方法很好的将石墨烯和石墨烯材料复合起来，提高材料的电子电导；另外该方法利用喷雾干燥法对前躯体进行二次造粒，大大提高了产物的振实密度。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种石墨烯-二氧化钛微球的制备方法，包括有如下步骤：

1)石墨的前处理：

将石墨置于由浓硫酸、高锰酸钾构成的混合溶液中，在20～60℃下超声搅拌处理0.5～5h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及600～1200℃高温下处理0.1～6h，得到膨胀石墨产物备用；

2)石墨烯-二氧化钛微球的制备：

将步骤1)所得产物膨胀石墨溶于去离子水中，加入0.1～5wt％的表面活性剂，超声搅拌0.1～2h后，在溶液中逐渐加入适量钛源，该钛源与膨胀石墨前驱体的质量比为0.1～20∶1；超声搅拌0.5～4h后加入氨水，该氨水与钛源的摩尔比为1～10∶1，继续超声搅拌0.5～4h，所得混合溶液经喷雾干燥处理，所得产物置于特殊气氛保护下的马弗炉中，于600～1200℃高温下处理0.1～6h，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中干燥0.5～8h，既得石墨烯-二氧化钛微球。

作为一种优选方案，所述表面活性剂为CTAB、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。

作为一种优选方案，所述特殊气氛为氩气、氮气中的一种。

作为一种优选方案，所述钛源为钛酸四丁酯、钛酸丙酯、氯化钛、硫酸钛、二氧化钛中的一种。

作为一种优选方案，所述步骤石墨的质量(g)∶浓硫酸的体积(L)∶高锰酸钾的质量(g)＝1∶0.05-0.1∶0.1-0.5。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体为：

1、本发明方法制备出的石墨烯-二氧化钛微球具有较高的振实密度(＞1.8g/cm3)

2、此方法制得的石墨烯和二氧化钛可以很好的复合在一起，能够很好的综合两种材料的优点，提高其作为锂离子电池的比容量(＞300mAh/g)和循环性能(500周循环后容量保持率90％以上)；