一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨制造技术

本发明专利技术提供了一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨，包括石墨体，所述石墨体的表面成型有纳米齿状的凸起结构，所述纳米齿状的凸起结构通过在密闭的金属容器中经高温氧化处理后在所述石墨体表面成型。本发明专利技术提供的石墨体表面成型有纳米齿状的凸起结构，这样的结构有助于提高石墨体表面硅的负载量，进而增加其电化学容量。化学容量。化学容量。

【技术实现步骤摘要】
一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨


[0001]本专利技术涉及到石墨
，尤其涉及到一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨。

技术介绍

[0002]石墨是一种多功能材料，以其优异的导电、导热和润滑性质被广泛用于各个领域。近年来，石墨由于价格低廉、环境友好、电化学性能稳定，作为半导体负极材料在商业化锂离子电池中得到广泛的应用。石墨的晶体结构为六方层状，同层内每个碳原子与周围3个碳原子以sp2杂化形成共价键，结合能力很强，且层内含有大量的自由电子；而层与层之间则通过相对较弱的范德华力结合。石墨的表面，平行于石墨层的面为基面(basalplane)，基面终止的边缘处被称为边缘面(edge plane)。石墨特殊的晶体结构导致了其不同表面的物理化学性质，特别是电化学性质差异巨大。有研究表明，石墨的表面的边缘面(edgeplane)电化学反应活 性非常高，而基面(basalplane)的反应活性则非常低。MichaelP.Zach等人 (Science.,2000,290,2120.)正是利用石墨表面不同晶面的电化学活性的差异， 使得MoOx只在石墨的边缘面电化学沉积并由此制备出Mo纳米线。另有研究表明，石墨基面的电化学活性位点的多少与其表面的缺陷密度密切相关(J.Phys. Chem.B2003,107,451.)。石墨用于润滑材料和燃料电池催化剂，在对其进行表面镀铜、钴等处理(CN201110073830；CN201310391050)之前，需要对其进行 表面粗化处理，以提升金属在石墨表面的负载量。熔盐电解是近年来兴起的一种极具产业化潜力的制备纳米硅及其复合材料的方法(Nat.Mater.,2003,2,397.)。 该方法以熔融CaCl2等物质作为熔盐电解质，以廉价的SiO2作为原料(原料)， 通过在阴极和阳极间施加一定的电流或电压，利用电化学还原反应直接将SiO2中的氧去除，从而可制备出纳米硅及其复合材料。该方法，由于原料价格低廉、 反应温度相对较低、且能够制备出纳米尺寸的硅，近年来受到广泛的关注。申请人在采用熔盐电解法尝试制备硅与石墨复合材料并希望将其用于高比容量锂离子电池负极材料时发现，硅在石墨表面形核的几率非常低，大部分硅只能在石墨的边缘、或者表面粗糙等缺陷部位处形核并生长；导致石墨表面硅的负载量较少，材料的电化学容量较低。因此，需要对石墨进行表面处理，对石墨表面进行粗化， 以增加其表面的电化学反应活性位点。但粗化处理的石墨表面由于形状结构的特性，石墨表面硅的负载量还是较少，其电化学容量还是普遍较低，为止，本专利技术提供一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨，该表面具有纳米齿状的半导体用石墨包括石墨体，所述石墨体的表面成型有纳米齿状的凸起结构，所述纳米齿状的凸起
结构通过在密闭的金属容器中经高温氧化处理后在所述石墨体表面成型。
[0005]优选的，所述金属容器的内表面均匀设置有纳米级金属凸起。
[0006]优选的，所述金属容器具有可开启放入所述石墨体的密封金属门，所述石墨体放入所述金属容器时，所述石墨体表面与所述纳米级金属凸起相接触。
[0007]优选的，所述金属容器上设置有氧气通入口及氮气通入口。
[0008]优选的，所述金属容器的容器壁中设置有电加热丝。
[0009]优选的，所述金属容器的外侧设置有隔热保温层。
[0010]优选的，所述隔热保温层上设置有与所述电加热丝连接的定时温控器。
[0011]在上述实施例中，本专利技术提供的石墨体表面成型有纳米齿状的凸起结构，这样的结构有助于提高石墨体表面硅的负载量，进而增加其电化学容量。
附图说明
[0012]图1是本专利技术实施例提供的表面具有纳米齿状的半导体用石墨的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的金属容器的结构示意图。
具体实施方式
[0013]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0014]为了方便理解本专利技术实施例提供的表面具有纳米齿状的半导体用石墨，下面结合附图及具体的实施例对其进行详细说明。
[0015]请参考图1-2，图1是本专利技术实施例提供的表面具有纳米齿状的半导体用石墨的结构示意图，图2是本专利技术实施例提供的金属容器的结构示意图。
[0016]如图1-2所示，该表面具有纳米齿状的半导体用石墨包括石墨体1，石墨体1的表面成型有纳米齿状的凸起结构2，纳米齿状的凸起结构2通过在密闭的金属容器3中经高温氧化处理后在石墨体1表面成型。
[0017]金属容器3的内表面均匀设置有纳米级金属凸起4。金属容器3具有可开启放入石墨体的密封金属门5，石墨体1放入金属容器3时，石墨体1表面与纳米级金属凸起2相接触。金属容器3采用铜质金属制成，纳米齿状的凸起结构2也为铜制，与金属容器3一体制成，具有热胀冷缩的效果。
[0018]金属容器3上设置有氧气通入口6及氮气通入口7。氧气通入口6用于向金属容器3通入氧气，以对石墨体1进行氧化处理。具体设置时，在氧气通入口6上设置流量阀，便于控制向金属容器3通入的氧气量。另外，还在金属容器3内壁上嵌设现有技术中用于监测氧气浓度的氧气浓度监测装置，这样便于通过氧气通入口6上设置的流量阀来控制向金属容器1通入的氧气量。氮气通入口7用于向金属容器3通入氧气，以对石墨体1进行高温氧化处理后进行降温处理。具体设置时，在氮气通入口7上也设置流量阀，便于控制向金属容器3通入的氮气量。
[0019]金属容器3的容器壁中设置有电加热丝8，通过设置的电加热丝8对放入金属容器3中的石墨进行高温氧化处理。金属容器3的外侧设置有隔热保温层9，隔热保温层9起到隔热
保温的作用，具体可采用由玻化微珠制作而成的防火隔热保温板来制作。隔热保温层9上设置有与电加热丝8连接的定时温控器10，定时温控器10采用现有技术中用于定时定位的温控装置，通过设置定时温控器10，便于对反应温度、反应时间进行控制。
[0020]将石墨体1放入金属容器3中并封闭好密封金属门5，此时，石墨体1表面是与纳米级金属凸起4相互接触的，然后向金属容器3中通入氧气，通入的氧气在纳米级金属凸起4之间流动，通入的氧气浓度的取值范围在1％～100％之间，然后通过定时温控器10定时开启电加热丝8，电加热丝8受控对金属容器3内部加热，在设定的反应温度下使石墨体1在金属容器3中进行高温氧化处理，设定的反应温度取值范围为500℃～800℃，进一步可精确控制在550℃～700℃之间，该温度范围内，纳米级金属凸起4热膨胀，与石墨体表面进一步紧密接触，在纳米级金属凸起4以外的石墨体1表面留下凹陷，从而在石墨体1表面形成纳米齿状的凸起结构2，设定的反应时间结束时，向金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面具有纳米齿状的半导体用石墨，其特征在于，包括：石墨体，所述石墨体的表面成型有纳米齿状的凸起结构，所述纳米齿状的凸起结构通过在密闭的金属容器中经高温氧化处理后在所述石墨体表面成型。2.根据权利要求1所述的表面具有纳米齿状的半导体用石墨，其特征在于，所述金属容器的内表面均匀设置有纳米级金属凸起。3.根据权利要求1所述的表面具有纳米齿状的半导体用石墨，其特征在于，所述金属容器具有可开启放入所述石墨体的密封金属门，所述石墨体放入所述金属容器时，所述石墨体表面与所述纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，
申请(专利权)人：湖南德智新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：