1.一種碳包覆硅/石墨烯復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)制備硅合金顆粒,硅合金顆粒中的金屬為活潑金屬;(2)將合金顆粒在無機(jī)酸溶液中進(jìn)行去合金化;(3)將去合金化得到的多孔硅進(jìn)行化學(xué)氣相沉積處理,制備得到多孔硅/石墨烯的復(fù)合材料;(4)對(duì)將多孔硅/石墨烯材料分散至高分子溶液進(jìn)行整體包覆后進(jìn)行碳化得到碳包覆硅/石墨烯復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中制備硅合金顆粒的過程包括:將硅與活潑金屬按照比例加熱融化,制成均勻一致的硅合金,對(duì)硅合金使用高速霧化設(shè)備進(jìn)行霧化,將硅合金液體霧化成微米級(jí)的液滴,通過調(diào)控霧化介質(zhì)的流速以及超聲功率,得到一定粒徑大小的硅合金顆粒;其中,所述活潑金屬是指能被無機(jī)酸刻蝕的,優(yōu)選的,所述活潑金屬為鋁、鎂、鋅、鐵、鎳中的一種或多種,硅在硅合金中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-70%。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述霧化溫度為700-1500℃,霧化介質(zhì)為氮?dú)饣驓鍤?,所述硅合金顆粒的直徑為0.1-50μm,優(yōu)選的,硅合金顆粒的直徑為1-20μm。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)為:將步驟(1)得到的硅合金顆粒加入到一定濃度的無機(jī)酸溶液中,反應(yīng)一定時(shí)間實(shí)現(xiàn)酸對(duì)活潑金屬的刻蝕作用,過濾洗滌干燥后得到由納米枝晶硅組成的多孔硅,其中,所述無機(jī)酸為鹽酸、硝酸或硫酸中的一種,無機(jī)酸的濃度為1-5mol/L,所述反應(yīng)時(shí)間為30-240min。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(3)為:將步驟(2)得到的多孔硅置于化學(xué)氣相沉積設(shè)備中,通入保護(hù)氣氛、含碳?xì)庠春洼p微氧化氣源,加熱處理一定時(shí)間后即得到石墨烯在硅表面直接沉積的硅/石墨烯復(fù)合材料。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法,其特征在于,所述加熱溫度為500-1100℃,所述加熱處理時(shí)間為5-30min,所述含碳?xì)庠礊榧淄榛蛞胰?,所述保護(hù)氣氛為氮?dú)饣驓鍤?,所述輕微氧化氣源為二氧化碳。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(4)為:將步驟(3)得到的硅/石墨烯復(fù)合材料加入到高分子溶液中,攪拌均勻干燥后,在一定氣氛保護(hù)下進(jìn)行碳化;優(yōu)選的,所述步驟(4)為:將步驟(3)得到的硅/石墨烯復(fù)合材料加入到高分子溶液的同時(shí)向高分子溶液中加入石墨烯粉體,攪拌均勻干燥后,在一定氣氛保護(hù)下進(jìn)行碳化。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法,其特征在于,所述高分子溶液為聚丙烯腈或聚丙烯酸,所述高分子溶液的濃度為2-10%,碳化溫度為500-1000℃,碳化處理時(shí)間為30-300min,保護(hù)氣氛包括氬氣和氮?dú)庵械囊环N或兩種。
9.權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述制備方法制備得到的一種碳包覆硅/石墨烯復(fù)合材料。
10.權(quán)利要求9所述一種碳包覆硅/石墨烯復(fù)合材料在用于儲(chǔ)能器件的電極材料的用途。