石墨烯-二氧化钛纳米管复合材料及其制备方法

摘要

石墨烯-二氧化钛纳米管复合材料及其制备方法，该石墨烯-二氧化钛纳米管复合材料均为锐钛矿TiO2(PDF 21-1272)，形貌为石墨烯层上负载的TiO2纳米管，其中管径为5-10nm，管长为100-300nm，是以P25(20％的金红石型TiO2和80％的锐钛矿型TiO2)或锐钛矿TiO2为钛源，加入氧化石墨烯分散液，采用NaOH作为溶剂，采用水热法合成了石墨烯-二氧化钛纳米管复合材料，利用石墨烯的大的比表面积和优异的电子传导特性，通过与TiO2纳米管的复合，提高Li+嵌/脱比容量性能。本发明涉及的纳米材料制备方法具有成本低廉、环境友好、可重复性好等优点，可用于锂离子电池负极，也可用于光催化剂、染料敏化太阳能电池等领域。

主权项

一种石墨烯‑二氧化钛纳米管复合材料的制备方法，其特征在于该石墨烯‑二氧化钛纳米管复合材料均为锐钛矿TiO2，形貌为石墨烯层上负载的TiO2纳米管，其中管径为5‑10nm，管长为100‑300nm，具体操作按下列步骤进行：a、以石墨粉为原料，采用Hummers方法获得具有水溶性的氧化石墨烯；将5‑50mg氧化石墨烯溶于10‑15ml去离子水或无水乙醇溶剂中，超声波处理30‑90分钟，得到0.3‑5g/l浓度的氧化石墨烯分散液；b、以20％的金红石型TiO2和80％的锐钛矿型TiO2或锐钛矿TiO2为钛源，加入到60‑70ml体积的摩尔浓度为10mol/L的NaOH溶剂中混合机械搅拌30分钟，加入步骤a中的氧化石墨烯分散液，继续机械搅拌60‑90分钟至混合均匀；c、将步骤b得到的反应液移至水热反应釜，反应温度为140℃，反应时间为24h进行反应，所得的产物反复用去离子水清洗至中性，再用浓度为0.1mol/L HNO3溶液浸泡30分钟，浸泡过程伴随机械搅拌，然后滤去酸液，再分别用去离子水和无水乙醇清洗至中性，产物在温度60℃下真空干燥8h，得到石墨烯‑钛酸纳米管粉体；d、将步骤c得到的粉体材料放在坩埚中，在氮气或氩气氛保护下温度450℃烧结0.5h‑1h，即可得到石墨烯‑二氧化钛纳米管复合材料。