[发明专利]具有规则纳米孔阵列的石墨烯及其制备方法和锂电池在审

专利信息
申请号: 201910172368.9 申请日: 2019-03-07
公开(公告)号: CN109824034A 公开(公告)日: 2019-05-31
发明(设计)人: 邓永红;吴唯;王军;王曼 申请(专利权)人: 南方科技大学
主分类号: C01B32/184 分类号: C01B32/184;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 深圳中一专利商标事务所 44237 代理人: 李婷
地址: 518055 广东省*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 纳米孔阵列 石墨烯 制备 混合物料 碳酸盐催化剂 电导率 石墨烯材料 锂离子电池 生物质碳 洗涤处理 锂电池 混料 煅烧
【说明书】:

发明提供一种具有规则纳米孔阵列的石墨烯及其制备方法和锂离子电池。该制备方法包括以下步骤:将生物质碳源与碳酸盐催化剂进行混料处理,获得混合物料;在惰性气氛下对所述混合物料进行升温煅烧处理及洗涤处理,获得具有规则纳米孔阵列的石墨烯。该方法可以获得具有规则纳米孔阵列且比表面积大、电导率高的石墨烯材料。

技术领域

本发明属于石墨烯材料技术领域,具体涉及一种具有规则纳米孔阵列的石墨烯及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

石墨烯是一种由sp2杂化碳原子紧密堆积成的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。由于其具有优异的光学、电学、力学特性而广泛应用于材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面。目前石墨烯常见的生产方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法、化学气相沉积法(CVD)等。其中,机械剥离法尺寸不易控制、产量低、转移困难,不适合商业化应用;氧化还原法由于残留其他元素且缺陷较大而导致获得的石墨烯性能较差,SiC外延生长法虽然可以制备大面积、单层石墨烯,但是其工艺要求高,成本高;化学气相沉积法为薄膜生产方法,该方法具有操作繁琐,对设备要求高,成本高昂。因而,还需尝试新颖、成本可控的石墨烯制备技术。

有现有技术公开一种以生物质为碳源制备三维多孔石墨烯的方法。该方法通过浸渍铁基催化剂与生物质原料,通过多次热处理得石墨烯。该方法以普通生物质为原料,实现变废为宝。但是所制备的三维多孔石墨烯层数较多,片层较厚,层间距小,比表面积偏小(~500m2/g)且孔径分布不均一。此外,其合成方法需要多次浸渍,干燥,煅烧,酸洗,繁琐较为复杂。

又有现有技术公开一种以椰壳、棕榈壳和杏壳等生物质为原料的制备石墨烯的方法。其合成需要用到络合剂(如乙二胺四乙酸二钠)、复合活化剂(KCl、KOH、NaOH、Na2CO3、K2CO3、ZnCl2),并需要多次超声、活化、清洗、煅烧等,操作也较繁琐,且所获得的材料为类石墨烯碳材料,形貌复杂,孔径分布不均一。

发明内容

针对目前石墨烯材料制备工艺繁琐、比表面积小、电导率不高等问题,本发明提供一种具有规则纳米孔阵列的石墨烯及其制备方法。

进一步地,本发明还提供包含本发明具有规则纳米孔阵列的石墨烯的锂离子电池以及导电添加剂。

为实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:

一种具有规则纳米孔阵列的石墨烯的制备方法,包括以下步骤:

将生物质碳源与碳酸盐催化剂进行混料处理,获得混合物料;

在惰性气氛下对所述混合物料进行升温煅烧处理,获得具有规则纳米孔阵列的石墨烯。

相应地,一种具有规则纳米孔阵列的石墨烯,所述石墨烯的纳米孔径不大于4nm,比表面积不小于1000m2/g,电导率不低于14000S/m;所述具有规则纳米孔阵列的石墨烯采用如上所述的制备方法制备。

进一步地,一种锂离子电池,包括负极活性材料,所述负极活性材料为如上所述的制备方法制备的具有规则纳米孔阵列的石墨烯。

一种导电添加剂,所述导电添加剂为如上所述的制备方法制备的具有规则纳米孔阵列的石墨烯,所述石墨烯的纳米孔径不大于4nm,比表面积不小于1000m2/g,电导率不低于14000S/m。

本发明的技术效果为:

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