一种五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用，采用水热法以及后续的高温煅烧，制备出均匀的五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料，石墨烯在水热反应可原位自组装成三维状石墨烯，为比表面积大提供了可能；五氧化二铌与三维石墨烯复合大幅度改善了五氧化二铌的导电性差问题；同时N、S掺杂在石墨烯表面提供了更多的活性位点，细化了五氧化二铌的粒径，利于导电性能的提升；合成方法简单，实验药品便宜易得，成本低廉；所制备的五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料，可在锂离子电池，锂硫电池，超级电容器以及电催化等领域应用，具有广阔的应用前景。

A Nb_2O_5 3-D doped graphene composite and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及电池电极材料领域，特别涉及一种五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
Nb2O5作为一种嵌入式赝电容材料，其脱嵌锂过程发生在体相中，没有相变的发生，响应时间短，是一种可以实现快充快放的电极材料。Nb2O5由于其安全运行，高速率，稳定的循环性能，已被广泛研究应用。但五氧化二铌的电子导电性非常差，需要将纳米结构的五氧化二铌和碳材料复合，利用碳材料为电子传输提供良好的导电网络，提高其导电性。而石墨烯由于其高电子导电性，大的比表面积，良好的力学性能及化学稳定性，成为碳材料的不二之选。然而，实验和理论证明，纯石墨烯的活性位点不够，不具有选择性，在实际应用中不具备很好的匹配度。研究表明异原子掺杂能有效解决石墨烯的应用问题，引入缺陷以提供活性位点。所以采用N、S共掺杂的三维石墨烯与纳米五氧化二铌复合。
技术实现思路
本专利技术目的在于是提供一种五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用，制备方法安全无毒，成本低廉，操作简便；制备的五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料，可在锂离子电池、锂硫电池、超级电容器以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用，其特征在于包括以下步骤：第一步、三维掺杂石墨烯前驱体溶液的制备：将氧化石墨烯分散于足量的去离子水中，超声震荡使氧化石墨烯均匀分散开，得到氧化石墨烯分散液，按照氧化石墨烯、三聚氰胺、三聚硫氰酸、氯化铌的质量比为1：(0.1～2)：(0.15～2)：(1～10)向氧化石墨烯分散液中加入三聚氰胺粉体，搅拌均匀，然后加入三聚硫氰酸的乙醇溶液，搅拌均匀后备用；第二步、五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料的制备：将第一步制备的三维掺杂石墨烯前驱体溶液倒入烧杯中，加入氯化铌搅拌均匀，然后转到聚四氟乙烯衬底的反应釜中，置于均相反应仪中在120～200℃进...

【技术特征摘要】
1.一种五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料及其制备方法和应用，其特征在于包括以下步骤：第一步、三维掺杂石墨烯前驱体溶液的制备：将氧化石墨烯分散于足量的去离子水中，超声震荡使氧化石墨烯均匀分散开，得到氧化石墨烯分散液，按照氧化石墨烯、三聚氰胺、三聚硫氰酸、氯化铌的质量比为1：(0.1～2)：(0.15～2)：(1～10)向氧化石墨烯分散液中加入三聚氰胺粉体，搅拌均匀，然后加入三聚硫氰酸的乙醇溶液，搅拌均匀后备用；第二步、五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料的制备：将第一步制备的三维掺杂石墨烯前驱体溶液倒入烧杯中，加入氯化铌搅拌均匀，然后转到聚四氟乙烯衬底的反应釜中，置于均相反应仪中在120～200℃进行水热反应4～36h；将水热产物用水和乙醇反复洗涤抽滤，冷冻干燥，待处理；第三步、五氧化二铌三维掺杂石墨烯复合材料的后处...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑锋，王羽偲嘉，李嘉胤，曹丽云，仵婉晨，席乔，罗晓敏，王海，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61