氧化镁石墨烯复合负极材料的制备(2)

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本文主要对氧化镁作为金属氧化物时与石墨烯的复合材料制备及其性能研究。纳米氧化镁由于具有特殊结构，无毒，并且具有很大双电层电容等特点[3]，理论上可作为一种新型的负极材料。

2.氧化镁石墨烯复合负极材料研究进展

2. 1氧化镁石墨烯复合负极材料的制备方法

2.1.1石墨烯的制备方法

目前制备石墨烯的方法有很多，主要分为物理方法和化学方法，物理方法得到的石墨烯虽然质量比较高，但是费时费力，效率也比较低，实验室大多采用化学方法。目前能大规模生产石墨烯的方法是氧化还原法[4]。

氧化还原法指的是，以石墨为原料，首先用氧化剂氧化石墨，在石墨表面引入羟基、羧基、环氧等含氧基团，然后将其在水中或稀碱液中剥离，得到稳定的氧化石墨或者氧化石墨烯胶体，最后通过还原手段将其还原，制得不同大小和厚度的石墨烯。常用的氧化方法有最早的Brodie方法，以及Staudenmaier方法和 Hummer方法。

2.1.2MgO石墨烯复合材料的制备方法

金属氧化物石墨烯复合材料的合成方法有很多[5]，有非原位合成法，一般步骤是：分别制得石墨烯和金属氧化物的分散液，然后将两种分散液混合，通过共价键或非共价键连接在一起形成金属氧化物石墨稀复合材料。包括无任何添加剂直接混合，添加分散剂混合，共价键合法混合。还有原位合成法，一般步骤是：先使氧化石墨稀或石墨烯吸附在金属氧化物纳米粒子的前体（配位离子，溶胶，金属离子等），然后还原氧化石墨稀表面直接生成金属氧化物纳米粒子。包括沉淀法，固相合成法，热分解法，溶胶凝胶法，水热或溶剂热法，电化学沉积法。

2.1.3制备氧化镁石墨烯复合材料步骤

2.1.3.1制备氧化石墨烯的步骤

邹琼[6]等人将4.0g石墨、6.0gK2S2O8和6.0gP2O5分散于30mL浓H2SO4中，80℃油浴6h后冷却至室温，用2L去离子水稀释后放置过夜，过滤后产物自然干燥。再将处理过的的石墨加入到300mL冰水浴的浓H2SO4中，加入35gKMnO4，保持温度低于20℃，充分溶解后，将混合液在35℃条件下反应4h后，用1L去离子水稀释(稀释过程保持温度低于50℃)，再加入1L去离子水，将100mL30%(体积分数)H2O2逐滴加入混合液中，过滤所得产物采用2L(体积比1∶10)HCl溶液洗涤，过滤，用2L去离子水洗涤，于60℃真空烘箱干燥后待用。

张霞[5]在干燥的500 ml的圆底烧瓶中加入46ml98%浓H2SO4，在冰浴条件下，搅拌中加入1.0 g硝酸钠，完全溶于H2SO4后，加入2.0 g石墨粉，搅拌20min。加入6gKMnO4，继续搅拌30min，温度控制在5℃以下，此时溶液为墨绿色。将圆底烧瓶转移至油浴中，35℃下持续搅拌2 h,此时烧瓶内混合液颜色转为灰白色，點度增大。控制温度在100℃以下，向烧瓶内缓慢加入92ml去离子水，瞬间有大量棕色气体生成，继续揽拌30min，可以观察到瓶内有大量金黄色的闪光物质生成。接着向其中加入124 ml热的去离子将反应液稀释后，再加60ml3%H202来处理未反应完全的MnO4—，然后趁热抽滤，以热水和5%HC1不断洗漆直到溶液呈中性，并且滤液中无S042—，然后在60℃鼓风干燥箱中干燥48 h后待用。

取0.04g氧化石墨，超声分散于50ml乙醇和水的混合溶液（体积比9:1)中，得到氧化石墨烯（GO)均匀分散液。

2.1.3.2还原氧化石墨烯的步骤

韩玮玮[7]采用NaBH4还原氧化石墨（GO）的方法，首先将 0.10g氧化石墨分散于 100ml的二次水中，得到非均相分散的黄棕色分散液，室温下超声分散1h。用氨水调节pH至8~9，加入2.00gNaBH4，溶液由黄棕色变为黑色，在85℃的油浴中用磁力器搅拌4h后用微孔滤膜抽滤，并用二次水洗涤至中性，50℃烘箱中干燥。研磨得到黑色的还原氧化石墨烯。