[发明专利]一种空心石墨烯球负载纳米二硫化锡复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种空心石墨烯球负载纳米二硫化锡复合材料，它以亚微米尺寸的空心石墨烯球为载体，二硫化锡纳米颗粒负载在石墨烯空心球的内壁和外壁，生长在空心石墨烯球表面的二硫化锡颗粒尺寸在10‑40 nm之间，其制备方法包括以下步骤a.合成阳离子型聚苯乙烯球b.合成空心石墨烯球c.装载二硫化锡即可得到空心石墨烯球负载纳米二硫化锡的复合材料。该复合材料是一种二维结构的碳材料，可以在充放电过程中容纳二硫化锡的体积膨胀，提高电极材料的导电性和结构稳定性，并且多孔石墨烯结构可以提高材料的导电性能和离子传输性能，有利于锂离子在材料中嵌入和脱出。

主权项

一种空心石墨烯球负载纳米二硫化锡复合材料的制备方法，该复合材料以亚微米尺寸的空心石墨烯球为载体，二硫化锡纳米颗粒负载在石墨烯空心球的内壁和外壁，生长在空心石墨烯球表面的二硫化锡颗粒尺寸在10‑40 nm之间；其特征在于，该制备方法包括如下步骤：a. 合成阳离子型聚苯乙烯球：取引发剂过硫酸钾0.1‑1 g加入圆底三口烧瓶中，再加入50 mL去离子水，得到过硫酸钾溶液，在氮气气氛搅拌过硫酸钾溶液，加热至50‑80℃，再加入苯乙烯单体2‑10 mL，冷凝回流反应24 h，冷凝回流反应进行2‑10 h后加入100‑500 μL甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，反应结束后，用去离子水离心洗涤，经真空干燥 6‑12 h，干燥后得到的固体，即得阳离子型聚苯乙烯球；b. 合成空心石墨烯球：将上述步骤a得到阳离子型聚苯乙烯球分散在水中，超声1 h，取一定量氧化石墨烯溶液超声1 h，超声后，将分散后的氧化石墨烯水溶液与阳离子型聚苯乙烯球按质量比1:4混合，再超声30 min，得到混合液，然后将上述混合液倒入圆底烧瓶，加入与氧化石墨烯质量比为（0.1‑2）:1的水合肼，在95℃回流反应1‑6 h，合成反应结束后真空抽滤，用去离子水洗涤、真空干燥6‑12 h，然后将干燥后的固体浸泡在甲苯中以去除聚苯乙烯球模板，再用无水乙醇洗涤，得到空心石墨烯球；c. 装载二硫化锡：取1‑10 mmol的四氯化锡溶解在适量乙醇中，将上述步骤b得到的空心石墨烯球浸泡在四氯化锡溶液中，浸泡12 h，取1‑10 mmol硫源溶解在30 mL乙醇中，然后加入到上述混合溶液并转入反应釜中，在160 ‑180℃, 水热反应4 ‑12 h,反应结束后，反应釜自然冷却至室温，将产物离心分离，用无水乙醇洗涤1‑3次，真空抽干，即得到空心石墨烯球负载纳米二硫化锡的复合材料。