CN107452958A - 阴极石墨烯的制造方法 - Google Patents

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梁思敬
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Abstract

本发明公开一种阴极石墨烯的制造方法，包括以下制作过程：将石墨烯加入渗透剂中进行分散，渗透剂为非离子螯合物；向混合物中加入氧化硼进行进一步的分散，实现氧化硼均匀分散于石墨烯上，让石墨烯晶格充分接触硼离子；将充分接触硼离子的混合物料放入反应釜内进行离子渗入反应；反应完成阴极石墨烯的制作后，再进行清洗处理。本发明的阴极石墨烯的制造方法，主要是在石墨烯晶格上镶嵌入硼离子，作为电池的阴极使用。硼材料价格低廉，容易获取，且带有正压电势特性，是石墨烯电池阴极的一种极佳材料。通过本发明的制备方法实现石墨烯的功能性开发，扩大了石墨烯的应用范围。

Description

阴极石墨烯的制造方法
技术领域
本发明涉及石墨烯的技术领域，尤其涉及一种阴极石墨烯的制造方法。
背景技术
石墨烯的应用已是全世界的关注，然而对于石墨烯的研究，还在起步阶段。石墨烯是非常有特质的二维新型材料，然而这新型材料的应用上主要在材料添加上居多，要发展更深层和带功能性方向的材料才是科技进步的方向，这就要求必须在原料上制造出带功能特性的材料。原有石墨烯制造出来的材料叫N 型石墨烯，意思是说，现在的石墨烯材料作为添加用途的材料是没有带自主特性的、和本身没带离子的石墨烯叫N 型石墨烯，N的意义指：不带离子特性的石墨烯no ionic graphene或中性石墨烯 neutral graphene 。我们有必要在添加离子生产上做工作，做出不一样的和带功能性的石墨烯，这也是是未来必要的研究课题和应用课题。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种结构简单、操作方便的阴极石墨烯的制造方法。
为了达到上述目的，本发明一种阴极石墨烯的制造方法，包括以下制作过程：
S1、渗透剂分散：将石墨烯加入渗透剂中进行分散，渗透剂为非离子螯合物；
S2、硼离子分散：向混合物中加入氧化硼进行进一步的分散，实现氧化硼均匀分散于石墨烯上，让石墨烯晶格充分接触硼离子；
S3、硼离子嵌入反应：将充分接触硼离子的混合物料放入反应釜内进行离子渗入反应；
S4、清洗：反应完成阴极石墨烯的制作后，再进行清洗处理。
其中，在S1中使用的石墨烯为N型石墨烯，该N型石墨烯为四层以下的2D石墨烯材料。
其中，在S1中的渗透剂为非离子螯合剂（NH4）4‧EDTA或（NH4）4‧PTDA。
其中，在S1中渗透剂与石墨烯的混合摩尔比为2:1。
其中，在S2中氧化硼与石墨烯的混合摩尔比为1:1。
其中，在S3中充分接触硼离子的混合物料在反应釜内首先进行真空搅拌，再进行加温加压反应。
其中，真空搅拌的功率为18ps-26ps，处理时间为0.5h。
其中，加温加压反应的条件为氮气加到两个大气压，温度加热到360-450℃，加温加压的反应时间为4h。
其中，制造方法制造的阴极石墨烯本身带有正极电压势，具体为1.3V-2.1V，制造的阴极石墨烯可多次充放电。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的阴极石墨烯的制造方法，主要是在石墨烯晶格上镶嵌入硼离子，作为电池的阴极使用。硼材料价格低廉，容易获取，且带有正压电势特性，是石墨烯电池阴极的一种极佳材料。通过本发明的制备方法实现石墨烯的功能性开发，扩大了石墨烯的应用范围。只要一层阳极石墨烯再加上一层阴极石墨烯就可制造出一块电池，电池的制作就会很简单。由于有阳极石墨烯的存在必须要有阴极石墨烯的配合，阴极石墨烯和阳极石墨烯所结合制造电池必然是电池制造方向上的重要领域发展，是蒂造出石墨烯电池阴阳极制造的崭新方法和理念方向。
附图说明
图1为本发明一种阴极石墨烯的制造方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
参阅图1，本发明一种阴极石墨烯的制造方法，包括以下制作过程：
S1、渗透剂分散：将四层以下的2D石墨烯材料加入渗透剂中进行分散，渗透剂为非离子螯合剂（NH4）4‧EDTA或（NH4）4‧PTDA，渗透剂与石墨烯的混合摩尔比为2:1；
S2、硼离子分散：向混合物中加入氧化硼进行进一步的分散，实现氧化硼均匀分散于石墨烯上，让石墨烯晶格充分接触硼离子，氧化硼与石墨烯的混合摩尔比为1:1；
S3、硼离子嵌入反应：将充分接触硼离子的混合物料放入反应釜内进行离子渗入反应，首先进行真空搅拌，再进行加温加压反应，真空搅拌的功率为18ps-26ps，处理时间为0.5h，加温加压反应的条件为氮气加到两个大气压，温度加热到360-450℃，加温加压的反应时间为4h；
S4、清洗：反应完成阴极石墨烯的制作后，再进行清洗处理。
通过以上制造方法制造的阴极石墨烯本身带有正极电压势，具体为1.3V-2.1V，制造的阴极石墨烯可多次充放电。
相较于现有技术，本发明的阴极石墨烯的制造方法，主要是在石墨烯晶格上镶嵌入硼离子，作为电池的阴极使用。硼材料价格低廉，容易获取，且带有正压电势特性，是石墨烯电池阴极的一种极佳材料。通过本发明的制备方法实现石墨烯的功能性开发，扩大了石墨烯的应用范围。只要一层阳极石墨烯再加上一层阴极石墨烯就可制造出一块电池，电池的制作就会很简单。由于有阳极石墨烯的存在必须要有阴极石墨烯的配合，阴极石墨烯和阳极石墨烯所结合制造电池必然是电池制造方向上的重要领域发展，是蒂造出石墨烯电池阴阳极制造的崭新方法和理念方向。
未来石墨烯电池是必需要有正电荷离子石墨烯和负电荷离子石墨烯才可称得上石墨烯电池，目前叫的石墨烯电池只是石墨烯添加电池而已。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，包括以下制作过程：
S1、渗透剂分散：将石墨烯加入渗透剂中进行分散，渗透剂为非离子螯合物；
S2、硼离子分散：向混合物中加入氧化硼进行进一步的分散，实现氧化硼均匀分散于石墨烯上，让石墨烯晶格充分接触硼离子；
S3、硼离子嵌入反应：将充分接触硼离子的混合物料放入反应釜内进行离子渗入反应；
S4、清洗：反应完成阴极石墨烯的制作后，再进行清洗处理。
2.根据权利要求1所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，在S1中使用的石墨烯为N型石墨烯，该N型石墨烯为四层以下的2D石墨烯材料。
3.根据权利要求2所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，在S1中使用的渗透剂为非离子螯合剂（NH4）4‧EDTA或（NH4）4‧PTDA。
4.根据权利要求3所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，在S1中渗透剂与石墨烯的混合摩尔比为2:1。
5.根据权利要求3所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，在S2中氧化硼与石墨烯的混合摩尔比为1:1。
6.根据权利要求1所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，在S3中充分接触硼离子的混合物料在反应釜内首先进行真空搅拌，再进行加温加压反应。
7.根据权利要求6所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，真空搅拌的功率为18ps-26ps，处理时间为0.5h。
8.根据权利要求6所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，加温加压反应的条件为氮气加到两个大气压，温度加热到360-450℃，加温加压的反应时间为4h。
9.根据权利要求1所述的阴极石墨烯的制造方法，其特征在于，制造方法制造的阴极石墨烯本身带有正极电压势，具体为1.3V-2.1V，制造的阴极石墨烯可多次充放电。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109037666A (zh) * 2018-08-02 2018-12-18 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 金属氢化物石墨烯电池以及石墨烯电池
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