一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂制造技术

本发明专利技术提供了一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂。其包括层状石墨烯和层间碳纳米管，其中碳纳米管在层状石墨烯的层间原位生成，支撑起整个层状石墨烯。本发明专利技术还涉及前述碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂的制备方法。将氨基化的钴基mof和酰氯化的石墨烯发生酰胺反应，再在H2S和H2混合气氛下煅烧，最后继续通入乙醇，从而得到一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂。通过在石墨烯的层间插入钴基mof，再以钴基为生长点，在石墨烯层间生长出碳纳米管促使石墨烯之间的分离，形成一种碳纳米管支撑石墨烯层状结构，解决了石墨烯由于π

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂


[0001]本专利技术涉及石墨烯
，具体为一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂。

技术介绍

[0002]石墨烯作为一种的新型碳材料，具有超高的电子迁移率和极好的电子传导率度，已被广泛用于锂离子电池的导电添加剂中。同样，碳纳米管材料也具有优异的电子导电特性，将石墨烯和碳纳米管协同作为电剂可以有效的提高锂电池的导电性能。
[0003]中国专利CN202110159492.9一种碳纳米管石墨烯复合导电剂及其制备方法公开了以鳞片石墨为原材料，用无水氯化铁插层处理，然后转移至高压反应釜内保温处理，得到氯化铁插层的鳞片石墨粉。该氯化铁插层的鳞片石墨粉通过等离子电弧加热后，采用原位合成的方法，在一定的条件下通入反应气氛，得到碳纳米管石墨烯复合材料；加入溶剂和分散剂并进行研磨，进一步合成碳纳米管石墨烯复合导电剂。但是此制备方法石墨烯之间π
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π键共轭会导致石墨烯重叠，同时，碳纳米管难以形成有效的连续网络结构，从而限制了导电性能。
[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂，解决了石墨烯由于π
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π键共轭产生重叠的问题，从而提高材料的导电性。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂，包括层状石墨烯和层间碳纳米管，其中碳纳米管在层状石墨烯的层间原位生成，支撑起整个层状石墨烯。
[0009]一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂的制备方法如下：
[0010](1)制备氨基化的钴基mof
[0011]分别称取2
‑
氨基对苯二甲酸、四水乙酸钴溶于N,N
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二甲基甲酰胺溶液中，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，超声分散均匀后转移至高压釜中密封，反应后，过滤得到紫色粉末，再用甲醇清洗1
‑
4次，干燥，得到氨基化的钴基mof；
[0012](2)制备酰氯化石墨烯
[0013]将氧化石墨烯分散在四氢呋喃当中，超声1h获得氧化石墨烯分散液；将SOCl2加入到氧化石墨烯分散液中，油浴加热后回流，离心，洗涤黑色沉淀去除多余的氯化亚砜，得到酰氯化石墨烯；
[0014](3)制备层间插入钴基mof的石墨烯材料
[0015]将制备的氨基化的钴基mof和酰氯化石墨烯溶解在去离子水中，搅拌混合进行酰胺化反应后，过滤，洗涤，干燥，得到层间插入钴基mof的石墨烯材料；
[0016](4)制备一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂
[0017]将制备钴基mof的石墨烯材料置于刚玉盘中，然后再放入管式炉中，首先用氩气流
吹扫反应器，然后在H2流下煅烧；接着，向反应器引入的H2S和H2，继续反应；通入氩气流，使反应器冷却至在50
‑
70℃后，继续将乙醇引入反应器中反应；自然冷却至室温，得到一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂。
[0018]优选的，所述步骤(1)中，四水乙酸钴、2
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氨基对苯二甲酸、N,N
‑
二甲基甲酰胺和氢氧化钾的质量比是1:1
‑
2:30
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60：5
‑
20；
[0019]优选的，所述步骤(1)中，高压釜反应条件为80
‑
160℃反应1
‑
3d；
[0020]优选的，所述步骤(2)中，氧化石墨烯和SOCl2的质量比为
[0021]1：1
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50；
[0022]优选的，所述步骤(2)中，氧化石墨烯和SOCl2的的反应条件为：60
‑
80℃油浴加热，回流12
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24h；
[0023]优选的，所述步骤(3)中，氨基化的钴基mof、酰氯化石墨烯和去离子水的质量比为：1:1
‑
10:10
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100；
[0024]优选的，所述步骤(3)中，酰胺化反应的条件为在60℃
‑
70℃下反应8
‑
12h；
[0025]优选的，所述步骤(4)中H2流下管式炉的反应条件为：600
‑
900℃煅烧15
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30分钟；
[0026]优选的，所述步骤(4)中继续反应的时间为10
‑
40分钟；
[0027]优选的，所述步骤(4)中通入乙醇后的反应条件为在50
‑
70℃反应20
‑
60分钟；
[0028]优选的，所述步骤(4)中H2的流量为50
‑
100sccm；H2S的流量为2
‑
10sccm；氩气流的流量为300
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500sccm。
[0029](三)有益的技术效果
[0030]与现有技术相比，本专利技术具备以下的化学机理和有益技术效果：
[0031](1)本专利技术一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂，其化学机理是：将2
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氨基对苯二甲酸和四水乙酸钴反应后，滴加氢氧化钠溶液，得到氨基化的钴基mof；将氧化石墨烯和SOCl2反应，得到酰氯化石墨烯；然后，将氨基化的钴基mof和酰氯化石墨烯进行酰胺化反应，得到层间插入钴基mof的石墨烯材料；再将得到的层间插入钴基mof的石墨烯材料在H2S和H2混合气氛下煅烧，原位生成Co9S8纳米粒子作为中间体，最后，通过化学气相沉淀法，通入乙醇，将Co9S8进一步转化为具有窄尺寸分布的金属Co纳米粒子，以钴为生长点生成碳纳米管网络，从而得到一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂。
[0032](2)本专利技术通过在石墨烯的层间插入钴基mof，再以钴基为生长点，在石墨烯层间生长出碳纳米管，碳纳米管的生长促使石墨烯之间的分离，从而形成一种碳纳米管支撑石墨烯层状结构，解决了石墨烯由于π
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π键共轭产生的重叠问题，提高了石墨烯的导电率。
[0033](3)本专利技术通过钴基mof与石墨烯表面接枝的方法，增强了钴基mof和石墨烯的连接性，也使得生成碳纳米管在石墨烯中具有高度的分散性，同时，生成碳纳米管三维网络结构具有较高的孔体积和较大的比表面积，不仅增强了颗粒之间的电连接，而且提高了碳纳米管的利用率；最后，碳纳米管可以和石墨烯产生协同效应，提高导电效率。
具体实施方式
[0034]为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：
[0035]实施例1
[0036]一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂的制备方法如下：
[0037](1)制备氨基化的钴基mof
[0038]分别称取10g2
‑
氨基对苯二甲酸、5g四水乙酸钴溶于50mlN,N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂，其特征在于，包括层状石墨烯和层间碳纳米管，其中碳纳米管在层状石墨烯的层间原位生成，支撑起整个层状石墨烯。2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂，其特征在于，一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备氨基化的钴基mof分别称取2
‑
氨基对苯二甲酸、四水乙酸钴溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，超声分散均匀后转移至高压釜中密封，反应后，过滤得到紫色粉末，再用甲醇清洗1
‑
4次，干燥，得到氨基化的钴基mof；(2)制备酰氯化石墨烯将氧化石墨烯分散在四氢呋喃当中，超声1h获得氧化石墨烯分散液；将SOCl2加入到氧化石墨烯分散液中，油浴加热后回流，离心，洗涤黑色沉淀去除多余的氯化亚砜，得到酰氯化石墨烯；(3)制备层间插入钴基mof的石墨烯材料将制备的氨基化的钴基mof和酰氯化石墨烯溶解在去离子水中，搅拌混合进行酰胺化反应后，过滤，洗涤，干燥，得到层间插入钴基mof的石墨烯材料；(4)制备一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂将制备钴基mof的石墨烯材料置于刚玉盘中，然后再放入管式炉中，首先用氩气流吹扫反应器，然后在H2流下煅烧；接着，向反应器引入的H2S和H2，继续反应；通入氩气流，使反应器冷却后，继续将乙醇引入反应器中反应；自然冷却至室温，得到一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂。3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管支撑的石墨烯复合层状导电剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中四水乙酸钴、2
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氨基对苯二甲酸、N,N
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二甲基甲酰胺和氢氧化钾的质量比是1:1
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽丽，刘志浩，徐山，
申请(专利权)人：深圳齐锂纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：