1.一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,包括步骤如下:
(1)将氧化石墨烯加入到去离子水中,超声得到氧化石墨烯分散液;
(2)将钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料加入到无水乙醇中,所述钛酸铁‑二氧化钛‑1
纳米纤维复合材料与无水乙醇的质量体积比为(2‑3):1,单位为g·L ,再加入三氨丙基三甲氧基硅烷(APS),所述三氨丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇的体积比为(0.01‑0.04):1,分散均匀后油浴搅拌,油浴温度设置为70‑100℃,油浴搅拌时间为10‑14h,然后冷却至室温,洗涤、干燥后得固体样品;
(3)将步骤(2)得到的固体样品分散到去离子水中得固体样品分散液,固体样品分散液‑1
的浓度为1‑3mg·mL ,将固体样品分散液与步骤(1)配置好的氧化石墨烯分散液在室温下搅拌30‑40min,加入水合肼作为还原剂,混合均匀后在80‑100℃条件下搅拌反应10‑14h,冷却至室温,洗涤、干燥,即得石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述氧化石墨烯的制备方法,包括步骤如下:(i)将1g石墨粉置入烧杯中,加入50mL的浓硫酸,然后加入5g硝酸钾(KNO3),‑1~4℃温度下搅拌2h;15min内缓慢加入6g高锰酸钾,温度继续保持在‑1~4℃,搅拌4‑5h;
(ii)38℃水浴条件下搅拌0.5‑1h;88‑92℃条件下用滴管向烧杯中缓慢滴加去离子水,控制滴加速度,使温度保持88‑92℃,滴加至烧杯内溶液颜色为棕褐色;
(iii)待烧杯内溶液温度降至43‑47℃,将烧杯内溶液转移至1000mL的烧杯中,加入
900mL去离子水,然后加入10mL浓度为30wt%的H2O2溶液并不断搅拌,至溶液由棕褐色变为亮黄色;
(iv)静置沉降,用去离子水离心洗涤沉淀使上层悬浮液的pH=7,将离心后的下层样品置于冷冻干燥机中干燥,即得氧化石墨烯。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,‑1
其特征在于,步骤(1)中所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5‑2mg·mL ;所述超声的时间为
100‑150min。
4.如权利要求1所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,包括步骤如下:
1)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到醇溶剂中,搅拌至溶液澄清透明;加入钛酸四丁酯(TBOT)和酸性溶液,搅拌均匀;加入九水硝酸铁和N‑N二甲基甲酰胺(DMF),搅拌至溶液澄清,得到前驱体溶胶;
2)将步骤1)制得的前驱体溶胶置于推进针管中,在针头与接收板之间施加15‑28kV的‑1
电压,湿度为10‑40%,接收距离为10‑30cm,推进速度为1.0‑1.6mL·h ,在室温条件下进行静电纺丝,得到前驱体纤维;
‑1
3)将步骤2)制得的前驱体纤维于30‑60℃干燥10‑24h,然后以1‑10℃·min 的升温速率升温至600‑900℃,并保温60‑240min,制得钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料。
5.如权利要求4所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,所述钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法满足以下条件中的一项或多项:
i.步骤1)中所述聚乙烯吡咯烷酮与醇溶剂的质量体积比为(0.5‑2.5):(8‑15),单位为‑1 ‑1
g·mL ;所述钛酸四丁酯与醇溶剂的摩尔体积比为(0.5‑3):(5‑20),单位为mol·L ;所述酸性溶液与醇溶剂的体积比为(0.5‑5):(5‑20);所述的钛酸四丁酯和九水硝酸铁的摩尔比为(0.5‑3):(0.2‑4);N‑N二甲基甲酰胺与醇溶剂的体积比为(1‑4):(5‑12);
ii.步骤1)中所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量为100‑150万;
iii.步骤1)中所述醇溶剂为无水乙醇或甲醇;酸性溶液为硝酸,盐酸或乙酸。
6.如权利要求1所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述洗涤为用去离子水抽滤洗涤3‑5次。
7.如权利要求1所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)满足以下条件中的一项或多项:a.所述固体样品分散液和氧化石墨烯分散液的体积比为1:(0.6‑1);
b.所述水合肼与固体样品分散液的体积比为(0.14‑0.24):1;
c.所述洗涤为用去离子水抽滤洗涤3‑5次。
8.如权利要求1所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,所述石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料主体为钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维,石墨烯包覆在钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维表面。
9.如权利要求8所述的一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的制备方法,其特征在于,所述钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维的直径为100‑150nm,所述石墨烯‑钛酸铁‑二
2 ‑1
氧化钛纳米纤维复合材料的比表面积为30‑37m·g 。
10.按照权利要求1所述的制备方法制备的石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料作为锂离子电池负极材料中的应用。