一种空心球硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法与应用技术

一种空心球硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法与应用。本发明专利技术制备方法首先采用甘油和六水硝酸钴制得呈实心球的钴‑甘油配合物，然后采用表面电荷改性剂改变其表面电性，再与石墨烯混合并附着在石墨烯表面，最后加入硫代酰胺，与附着在石墨烯表面的钴‑甘油配合物发生水热反应，在钴扩散的同时进行硫化，在石墨烯上原位形成空心球结构，得到呈空心球状的硫化钴/石墨烯复合材料，本发明专利技术方法操作简单，成本低。采用本发明专利技术方法制备的复合材料用于组装电池，使得该电池具备优异的循环稳定性能和倍率性能。

Preparation and application of a hollow spherical Co / graphene sulfide composite

【技术实现步骤摘要】
一种空心球硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法与应用
本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种空心球硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法与应用。
技术介绍
锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和无毒性的优点，使其成为便携式电子设备和电动汽车的首要电源选择。不过，锂离子电池常使用的石墨基负极材料的低理论比容量、低安全性和较差倍率性能限制了石墨负极进一步应用，已不能满足人们对锂离子电池的需求。相比传统石墨负极而言，金属硫化物具有更高可逆比容量，更大能量密度和优异安全性能，是锂离子电池负极材料的理想材料。但金属硫化物作为负极材料应用过程中面临较差的本征电子导电率和较慢的锂离子迁移速率以及在锂离子脱嵌过程中会发生体积膨胀等问题，严重限制了金属硫化物在锂离子电池中的应用。为了使金属硫化物能更好地满足新一代能源电池的需求，目前，通过结构中空化和石墨烯包覆来推进金属硫化物的实际应用。中空结构的电极材料可以增大电极和电解液接触界面，提供更多的可接触位点，增加比容量和减少物质和电荷转移路径。另外，内中空结构可以组织体积膨胀引起结构坍塌和缓解由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空心硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）将六水硝酸钴和甘油加入异丙醇中，进行水热反应，得到钴-甘油配合物；/n（2）将步骤（1）得到的钴-甘油配合物分散于醇类溶剂中，然后加入表面电荷改性剂，在超声条件下进行电荷改性，得到表面带负电的钴-甘油配合物；/n（3）将氧化石墨烯均匀分散于醇类溶剂中，然后加入步骤（2）所得表面带负电的钴-甘油配合物，超声分散，得到混合溶液；/n（4）将硫代乙酰胺加入步骤（3）所得的混合溶液中，进行水热反应，得到空心球硫化钴/石墨烯复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种空心硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将六水硝酸钴和甘油加入异丙醇中，进行水热反应，得到钴-甘油配合物；
（2）将步骤（1）得到的钴-甘油配合物分散于醇类溶剂中，然后加入表面电荷改性剂，在超声条件下进行电荷改性，得到表面带负电的钴-甘油配合物；
（3）将氧化石墨烯均匀分散于醇类溶剂中，然后加入步骤（2）所得表面带负电的钴-甘油配合物，超声分散，得到混合溶液；
（4）将硫代乙酰胺加入步骤（3）所得的混合溶液中，进行水热反应，得到空心球硫化钴/石墨烯复合材料。


2.根据权利要求1所述空心硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述水热反应的温度为160~200℃，反应时间为4~6h；优选的，步骤（1）中，所述六水硝酸钴与甘油的物质的量比为1:290~600，所述甘油与异丙醇的体积比为1~2:5。


3.根据权利要求1或2所述空心硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述表面电荷改性剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种；优选的，所述表面电荷改性剂与醇类溶剂的体积比为1:10~15；优选的，所述钴-甘油配合物在醇类溶剂中的浓度为1~2mg/mL。


4.根据权利要求1-3任一项所述空心硫化钴/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述氧化石墨烯与醇类溶剂的质量体积比为0.5~1mg/mL；优选的，所述钴-甘油配合物与氧化石墨烯的质量之比为5:1~2；优选的，所述超声分散的功率为100~600W，时间为2~4h。


5.根据权利要求1-4任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊超，路士杰，罗紫艳，汪志腾，贺振江，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43