[发明专利]一种掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，以氧化亚硅为核，以掺氮碳材料包覆氧化亚硅形成核壳结构，其中，掺氮碳材料为掺氮石墨烯和掺氮氧化沥青的混合物；掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料中，按重量百分比计包括：70～90％氧化亚硅、5～20％掺氮石墨烯、3～15％掺氮氧化沥青；

其中，所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料的制备方法包括如下步骤：

S1、氧化石墨烯的制备：将石墨加水分散，加入浓硫酸进行球磨，然后加入过氧化苯甲酰和双氧水的混合液，继续球磨得到氧化石墨烯浆料，将氧化石墨烯浆料经离心、洗涤、干燥得到氧化石墨烯粉末；

S2、氧化沥青的制备：将沥青、乙醇、氧化剂混匀均匀，加热搅拌得到氧化沥青浆料，将氧化沥青浆料经离心、洗涤、干燥得到氧化沥青粉末；

S3、机械混合：以乙醇为分散剂，将氧化石墨烯粉末和氧化沥青粉末进行分散得到复合浆料，将氧化亚硅和乙醇混合均匀，加入复合浆料，然后加入三聚氰胺，高速分散搅拌5～24h得到混合物料，将混合物料经溶剂挥发后干燥，得到三聚氰胺/氧化石墨烯/氧化沥青包覆氧化亚硅复合粉末；

S4、高温热解：将三聚氰胺/氧化石墨烯/氧化沥青包覆氧化亚硅复合粉末放入热解装置中，向热解装置中通入氨气，升温至400～800℃保持氮气持续通入，保温反应，冷却得到掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料。

2.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料中，掺氮量为3～15wt％。

3.根据权利要求1或2所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料中，氧化亚硅的粒子尺寸D50为4～9μm。

4.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S1中，石墨的粒径为50～400μm。

5.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S1中，石墨为鳞片石墨和/或膨胀石墨。

6.根据权利要求1或4所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S1中，混合液中过氧化苯甲酰和双氧水的重量比为1：1。

7.根据权利要求1或4所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S1中，石墨、浓硫酸、混合液的重量比为1：2～6：1～4。

8.根据权利要求1或4所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S1中，加入浓硫酸进行球磨3～10h，然后加入过氧化苯甲酰和双氧水的混合液，继续球磨5～48h得到氧化石墨烯浆料。

9.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S2中，沥青和氧化剂的重量比为1：0.5～3。

10.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S2中，沥青为煤沥青、石油沥青、天然沥青中的一种或两种以上混合物。

11.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S2中，氧化剂为过氧化氢、过氧化苯甲酰、浓硫酸中的一种或两种以上混合物。

12.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S2中，加热搅拌温度为50～80℃，加热搅拌时间为2～7h。

13.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S3中，氧化亚硅和三聚氰胺的重量比为1：0.1～1.5。

14.根据权利要求1所述的掺氮碳材料包覆氧化亚硅的复合材料，其特征在于，S3中，干燥温度为75～85℃，干燥时间为10～14h。