一种石墨烯/ZnO/聚苯胺复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种石墨烯/ZnO/聚苯胺复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。复合材料的制备分两步，首先采用水热法制备出均匀分散的石墨烯/ZnO固体粉末，接着将石墨烯/ZnO超声分散于苯胺溶液中，加入引发剂进行原位聚合，最终制得石墨烯/ZnO/聚苯胺复合材料。本发明利用石墨烯片层结构以及聚苯胺柔性分子链有效降低了ZnO作为锂离子电池负极材料时的体积变化效应，提高了复合材料在充放电过程中的循环稳定性。

主权项

一种石墨烯/ZnO/聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：1)石墨烯/ZnO复合材料的制备：将氧化石墨加入到去离子水中，超声处理形成均匀的氧化石墨烯分散液；将Zn(NO₃)₂·6H₂O加入到氧化石墨烯分散液中，超声处理至混合均匀，并用氨水调节pH值至9～11，得到溶液A，将溶液A转移至50ml不锈钢反应釜中，在170～190℃下反应7～12h；反应结束后，冷却至室温，并过滤得到滤饼，然后分别用去离子水和乙醇对滤饼进行清洗，清洗后干燥研磨，得到石墨烯/ZnO的固体粉末；其中，所加入的氧化石墨和Zn(NO₃)₂·6H₂O的质量比为(50～150)：(100～300)；干燥采用真空干燥，真空干燥温度为60℃～90℃，真空干燥的时间为12～14h；2)石墨烯/ZnO/聚苯胺复合材料的制备：将石墨烯/ZnO固体粉末加入到pH值为3～5的去离子水中，超声处理至混合均匀，得到溶液B，将溶液B放置于冰浴中，在保护气体的保护下加入苯胺，搅拌均匀后滴加浓度为0.3～14mg/ml的引发剂溶液，反应6～9h；反应结束后，分别用去离子水和乙醇对反应产物进行清洗，清洗后干燥，得到石墨烯/ZnO/聚苯胺固体粉末；其中，所加入的石墨烯/ZnO固体粉末和苯胺的质量比为(50～150)：(50～100)，每加入50～100mg的苯胺需要滴加10ml的引发剂溶液。