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专利号: 2021108442378
申请人: 湖北工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料,其特征在于,包括三维花束状结构氧化石墨烯球体,位于所述球体上的二维氧化石墨烯片和沉积在二维氧化石墨烯片表面形成的ZnS纳米颗粒;所述氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料

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是通过在温敏材料PN80D4的水溶液中加入氧化石墨烯和含阳离子Zn 的可溶盐后超声分散

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均匀,再加入含阴离子S 的可溶盐混合均匀,然后混合液在温度120~160℃下水热反应获

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得沉淀,再经洗涤离心除去温敏材料PN80D4获得的沉淀物,其中;氧化石墨烯、含阳离子Zn

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的可溶盐按100mg:2~6mmol进行混合,含阳离子Zn 的可溶盐与含阴离子S 的可溶盐的混合比为1:2;

所述温敏材料PN80D4为聚N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑N,N‑二甲基丙烯酰胺,80表示N‑异丙基丙烯酰胺的聚合度,4表示N,N‑二甲基丙烯酰胺的聚合度。

2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料,其特征在于,所述ZnS纳米颗粒的直径为10~20nm,三维花束状结构氧化石墨烯球体的粒径为4~6μm,二维氧化石墨烯片的直径为1~2.5μm。

3.如权利要求1~2任一项所述的氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料用于制备锂离子电池的应用。

4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述的锂离子电池按以下步骤制备:将氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料,研磨过筛后与Super‑P‑Li和聚偏氟乙烯按质量比为8:1:1混合,加入N‑甲基吡咯烷酮在圆盘涡轮搅拌器中搅拌至粘稠状,将浆料倒在集流体铜箔上进行涂膜,置于真空干燥箱60℃干燥24h,切片制成锂离子电池电极,最后在充满氩气的手套箱中装配封口制成扣式锂离子电池,所述的锂离子电池在电压范围为

0.05‑3V,电流密度为100mA/g的条件下测量循环伏安曲线,电池循环效率不小于90%,50次循环后的比容量为802mAh/g,充放电比容量曲线重合。

5.如权利要求1~2任一项所述的氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采用自由基聚合法或可控断裂链转移聚合法制备出温敏材料PNxDy,温敏材料PNxDy为聚N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑N,N‑二甲基丙烯酰胺,其中x表示N‑异丙基丙烯酰胺的聚合度,x=80,y表示N,N‑二甲基丙烯酰胺的聚合度,y=4;

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(2)以PN80D4为模板溶于去离子水得水凝胶,加入氧化石墨烯材料和含阳离子Zn 的可

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溶盐并超声分散,再加入含阴离子S 的可溶盐混合均匀,其中氧化石墨烯、含阳离子Zn 的

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可溶盐按100mg:2~6mmol进行混合,含阳离子Zn 的可溶盐与含阴离子S 的可溶盐的混合比为1:2;

(3)混合液在温度120~160℃下水热反应获得沉淀,用去离子水冲洗,再使用无水乙醇洗涤,离心,重复上述操作数次,除去温敏材料PN80D4最后烘干获得氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(1)中的温敏材料PN80D4的制备过程中,采用AIBN作为引发剂,N‑异丙基丙烯酰胺为亲水单体,N,N‑二甲基丙烯酰胺为疏水单体,巯基乙胺盐酸盐为封端剂,采用无水甲醇作为反应溶剂,氮气作为保护气。

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(1)中的温敏材料的制备过程中,反应温度为60~80℃,反应时间为12~24h。反应结束后,采用乙醚作为沉淀剂,得到白色固体。

真空干燥温度为30~60℃,干燥时间为8~16h。

8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述的氧化石墨烯的采用Hummer法制备。

9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(3)中水热反应的条件为120~140℃,反应时间为8~12h。

10.如权利要求1~2任一项所述的氧化石墨烯上复合硫化锌的三维花束状结构纳米材料作为光催化剂的应用。