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专利号: 2022116521018
申请人: 扬州工业职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将石墨粉和硝酸钠在冰水浴条件下缓慢加入酸溶液中,得到混合溶液A;

S2、将高锰酸钾缓慢加入混合溶液A,搅拌,水浴加热至设定温度,保持,得到混合溶液B;

S3、将去离子水加入到混合溶液B中,加热至设定温度,保持;

S4、将去离子水和强氧化剂加入到冷却至室温后的混合溶液B中至无气泡产生,离心,清洗,烘干得到暗黄色氧化石墨烯;

S5、将氧化石墨烯分散在醇类溶液当中,通过闪蒸氧化法将极性含氧基团引入氧化石墨烯中,闪蒸氧化法具体为:通过电热套将三嘴烧瓶加热到设定温度,通过滴液注射器以设定速度向三嘴烧瓶中滴入氧化石墨烯在乙二醇中的分散液,同时通过真空泵向三嘴烧瓶中抽入空气,得到富氧状态的氧化石墨烯;

S6、铁盐以及表面活性剂加入醇/水体系中,搅拌得到澄清混合液C,随后转移至反应釜中进行水热反应得到固体粉末D;

S7、将固体粉末D置于管式炉中氮气氛围下煅烧得到四氧化三铁;

S8、通过酸溶液对四氧化三铁进行氧原子剥离,具体为:将四氧化三铁分散在2 M 的盐酸溶液中,保持80 ℃,反应2 h,得到具有氧缺陷的四氧化三铁材料;

S9、通过溶剂热法将富氧氧化石墨烯与氧缺陷四氧化三铁进行复合得到通过共价键链接的四氧化三铁/氧化石墨烯的复合材料。

2.如权利要求1所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S1的石墨粉、硝酸钠和酸溶液的质量比为2:1:90,酸溶液为浓硫酸,所述S2的高锰酸钾与所述S1中的石墨粉的质量比为3:1,搅拌时间为30 min,水热加热至35 ℃,保持2 h。

3.如权利要求1或2所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S3的去离子水与所述S1中的酸溶液质量比为25:23,加热温度为80℃,保持30 min。

4.如权利要求1或2所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S4的强氧化剂为过氧化氢。

5.如权利要求1或2所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S5的醇类溶液为乙二醇,乙二醇与氧化石墨烯的质量比为56:1,闪蒸温度为280 ℃,极性亲固基主要为羧基、羟基等活性基团。

6.如权利要求1或2所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S6的铁盐为三氯化铁、六水合氯化铁、硫酸亚铁或氢氧化亚铁,表面活性剂为聚乙二醇‑400、聚乙二醇‑1500或聚乙二醇2000,铁盐与表面活性剂的质量比为2: 1。

7.如权利要求1或2所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S7的煅烧温度为500 ℃,煅烧2 h。

8.如权利要求1或2所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S8的盐酸与四氧化三铁的质量比为40:1。

9.如权利要求1或2所述的一种通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述S9的溶剂热温度为100 ℃,时间为24 h,氧缺陷四氧化三铁与富氧氧化石墨烯的质量比为10:1。

10.一种如权利要求1‑9中所述的通过共价键耦合合成四氧化三铁和氧化石墨烯复合材料在制备锂离子电池阳极材料中的应用。