金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体及其制备方法、应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109336196A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811319178.7(22)申请日2018.11.07(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人曹澥宏毛静施文慧刘文贤(74)专利代理机构杭州杭诚专利事务所有限公司33109代理人尉伟敏(51)Int.Cl.C01G53/11(2006.01)C01B32/184(2017.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/90(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图9页(54)发明名称金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体及其制备方法、应用(57)摘要本发明涉及复合材料技术领域，为解决传统电极材料体积容量低的问题，提供了金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体及其制备方法、应用。所述金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体由氧化石墨烯与MOF晶体粉末经过复合、硫化处理制得。本发明的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体保留了石墨烯和以MOF晶体为模板得到的金属硫化物多孔框架的结构完整性，兼具了石墨烯和金属硫化物多孔框架的优异性能，具有优异的机械性能、高密度、高体积容量及高体积能量密度，可作为新型电极材料在能源、环境或柔性器件领域中的应用，同时在传感、催化、储能、吸附等领域也具有广阔的应用前景。CN109336196ACN109336196A权利要求书1/1页1.金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体，其特征在于，所述金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体由氧化石墨烯与MOF晶体粉末经过复合、硫化处理制得。2.根据权利要求1所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体，其特征在于，所述MOF晶体粉末选自Ni-MOF、Fe-MOF、Mo-MOF、Zn-MOF、Co-MOF和Cu-MOF中的一种或多种。3.如权利要求1或2所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯分散液和MOF晶体粉末于密闭条件下混合搅拌均匀，得到水凝胶；(2)将步骤(1)得到的水凝胶真空干燥，制得金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体前驱体；(3)将步骤(2)得到的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体前驱体硫化处理，即得金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体。4.根据权利要求3所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，硫化处理的工艺条件为：先通氮气，以5～10℃/min的升温速率升温至450～600℃，煅烧0.5～1.5h，然后自然降温到300～350℃，此时将硫粉推入，在氮气气氛中煅烧0.5～1.5h，最后自然降温。5.根据权利要求3所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化石墨烯与MOF晶体粉末的质量比为1：(1～10)。6.根据权利要求3所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化石墨烯分散液的浓度控制在6～10mg/mL。7.根据权利要求3所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化石墨烯分散液为氧化石墨烯水溶液、氧化石墨烯DMF溶液、氧化石墨烯乙醇溶液或氧化石墨烯甲醇溶液；所述氧化石墨烯分散液中所含氧化石墨烯为片状，横向尺寸为1～50μm。8.根据权利要求3所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，真空干燥的温度控制在25～110℃，时间控制在10～36h。9.如权利要求1或2所述的金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体作为电极材料在能源、环境或储能器件领域的应用。2CN109336196A说明书1/6页金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体及其制备方法、应用技术领域[0001]本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及金属硫化物多孔框架/石墨烯三维致密宏观体及其制备方法、应用。背景技术[0002]随着化石燃料的快速枯竭以及对可穿戴和便携式电子设备以及电动车辆的不断增长的需求，高性能储能装置的开发已成为全球关注的问题。在过去的几十年中，已经广泛探索了具有高能量密度的锂离子电池(LIB)。然而，安全问题和高成本限制了它们的实际应用。另一方面，Zn基水性电池由于其高安全性，环境友好性和低成本而引起了很多关注。在这些水性可充电电池中，由于高工作电压(～1.8V)和安全性，Ni-Zn电池被认为是LIB的有前途的替代品。目前，Ni-Zn电池的主要缺点是循环稳定性差和能量密度低。[0003]已经设计了各种纳米结构的Ni基阴极材料，例如Ni(OH)，NiO，N