一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料及其制备方法与应用。将氧化石墨烯与碳纳米管超声分散于溶剂中，向分散液中加入与一定质量的铁前驱体，将分散均匀的混合液直接喷雾到液氮浴中，形成的液滴迅速冷冻成粉状后进行冷冻干燥，再进行微波辐照，得到多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料。而且本发明专利技术的锂离子电容器负极，将该材料作为其负极材料使用。纳米氧化铁颗粒包覆在石墨烯内部以解决氧化铁导电性差和体积膨胀的问题，同时纳米氧化铁颗粒还阻止石墨烯堆叠，石墨烯上的孔结构可以加速离子的运输。通过快速喷雾冷冻和微波快速反应的方法具有制备过程耗时短、耗能低和可大批量制备的特点，改善了目前制备过程中的多种弊端。种弊端。种弊端。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池器件制造领域，尤其涉及一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在过去的研究中，铁氧化物电极材料的制备方法绝大多数为水热或者高温热处理，这两种方法经过多年的发展都较为成熟，但在技术上始终存在着过程繁琐、耗时长和耗能高的问题，并且作为电极材料储能过程中存在导电性差以及体积膨胀巨大的问题。基于上述问题，我们通过快速喷雾冷冻干燥和微波辐射氧化石墨烯/铁前驱体复合物的方法，快速反应得到多孔石墨烯均匀负载四氧化三铁的复合电极材料。快速喷雾冷冻干燥使高理论比容量的四氧化三铁(924mAh g
‑1)均匀分布在多孔石墨烯片层上。而且在这个反应中，制备流程简便，反应时间仅仅几十秒，且微波过程所消耗的能源远远小于水热或者热处理方法。在微波反应过程中，石墨烯片上会形成大量的孔结构，有利于离子运输。并且，反应过后，氧化铁颗粒包覆在石墨烯层间，可以有效的缓解氧化铁导电性差以及体积膨胀巨大的问题，同时氧化铁也可以阻止石墨烯堆叠，增强整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将氧化石墨烯与碳纳米管按一定质量比超声分散于溶剂中，制得分散液；S2、向步骤S1得到的分散液中加入一定质量的铁前驱体，经搅拌混合均匀后，将得到的混合液直接喷雾到液氮浴中，待液滴迅速冷冻成粉状后进行冷冻干燥，获得前驱体；S3、将步骤S2得到前驱体置于坩埚中，移入微波炉中按预设功率和预设时间进行微波辐照，得到多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料。2.如权利要求1所述的一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述氧化石墨烯与所述碳纳米管的质量比为4∶(0.25～1)，所述分散液的浓度为0.1
‑
10mg/mL。3.如权利要求2所述的一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，超声功率为200W～1000W，超声时间为1min～60min。4.如权利要求3所述的一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述溶剂包括水、无水乙醇、乙二醇、丙二醇和丙三醇中的任一种或多种。5.如权利要求4所述的一种多孔石墨烯负载氧化铁复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述铁前驱体包括三氯化铁、硝酸铁、乳酸亚铁、柠檬酸铁、甘氨酸铁和硫酸铁中的任一种或多种。6.如权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：拜永孝，刘晶，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：