具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开 一 种具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将过渡金属化合物纳米片加入氧化石墨烯溶液，形成混合溶液；B）混合溶液于180～240℃反应16-42h，向形成的水凝胶中加入水合肼溶液，80-100℃保温8-24h，将获得的水凝胶在冷冻后真空干燥，即获得具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料；该方法操作简单，反应周期短，重复性好，易于工业化生产，所得三维多孔材料能够增加活性材料和电解液的接触从而有利于电荷的传输和法拉第反应，在锂离子电池和超级电容器材料等领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石墨烯基复合材料制备领域，特别是一种具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]过渡金属化合物是指M0S2、MOSe2, MOTe2, WS2、WSe2、WTe2的等过渡金属的化合物，其具有与石墨烯类似的层状结构，层与层之间以微弱的范德瓦耳斯力结合，是一种很好的固体润滑剂和催化剂；过渡金属化合物纳米片是指具有单层或者几个分子层厚度的过渡族金属化合物纳米片，因为其具有层状结构，在锂电池储能材料领域有着广泛的应用，近年来又逐渐发现其具有特殊的催化及电化学性能，但是单纯的二维材料导电性较差，影响了过渡金属化合物纳米片在电化学反应过程中电子的传输速度。
[0003]石墨稀目如是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，导热系数闻达5300 W/m*K,闻于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm * s2/V*s，高于纳米碳管和硅晶体，而电阻率只有约10-6 Q*cm，低于铜和银，是目前世上电阻率最小的材料，正因为石墨烯的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。
[0004]目前，已经有很多研究者将掺杂石墨烯作为改变导电性的一个有效的途径，如Yanguang Li等人采用溶剂热法在氧化石墨烯上生长MoS2做析氢反应,选择添加石墨烯改善导电材料的MoS2量子点催化性明显的提高；Fanke Meng等人也是选择上生长MoS2量子点来做光解水反应，通过石墨烯改变导电性的材料具有更高的光电流等，证明通过石墨烯来改变电极反应过程中的电子传输室一个很有效的途径，但在电极反应过程中如何增加电极活性物和电解液的接触面积是影响反应的重要因素和技术难题，目前以过渡金属化合物纳米片与氧化石墨烯制备三维多孔复合材料解决石墨烯和活性物均匀复合、增加电极材料和电解液的接触面积的方法，在本领域未见报道。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，提供一种以简单的水热法制备通过石墨烯和超薄过渡金属化合物纳米片制备三维多孔复合材料的方法，该复合材料的孔壁只有几十个纳米的厚度，更有利于电极材料和电解液的充分接触，本发明是这样实现的:
一种具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤:
A)将过渡金属化合物纳米片通过超声法分散到混合溶剂中，形成过渡金属化合物纳米片分散液，再加入氧化石墨烯溶液，通过超声法混合均匀，形成混合溶液；
其中，所述混合溶剂由异丙醇与水混合而成；
所述混合溶液中过渡金属化合物纳米片的质量为过渡金属化合物纳米片与氧化石墨烯总质量的5%?90% ；
B)将步骤A获得的混合溶液移入高压反应釜中，180?240 1:水热反应16-42 h，反应结束后冷却至室温，溶液形成柱状水凝胶，向水凝胶中加入水合肼，以80-100 °C保温8-24h，去除剩余的溶液，将获得的水凝胶在-80 °C冷冻2 h，再进行真空干燥，所获得产物即为具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料。
[0006]优选的，本发明中氧化石墨烯溶液是通过氧化还原法获得的，其中氧化石墨烯的浓度为 19.13 mg/g0
[0007]优选的，本发明中步骤B中加入的氧化石墨烯与水合肼与溶液的质量体积比(mg/ml)为10:1,所述水合肼溶液中水合肼的体积分数为50%。
[0008]优选的，本发明中过渡金属化合物纳米片分散液中过渡金属化合物纳米片的浓度为 0.5 ?10mg/ml。
[0009]优选的，本发明中步骤A所述混合溶剂中，异丙醇的体积分数为45 %。
[0010]优选的，本发明中所述过渡金属化合物纳米片为具有层状结构的过渡族金属化合物纳米片。
[0011]优选的，本发明中步骤A中所述过渡金属化合物纳米片是通过锂插层法获得。
[0012]本发明所述过渡金属化合物纳米片是指单层或者2?50个分子层厚度的纳米片。
[0013]本发明中所述过渡金属化合物纳米片是依据《Per Joensen, R.F.Frindt,S.Roy Morrison)), Single-layer MoS2 4, 457 - 461, (1986) 一文记载的方法制备。
[0014]本发明提供了一种新的改善电极材料导电性的方法，为过渡金属纳米片在使用过程中解决导电性差的问题提供了一种新的解决办法，操作简单，反应周期短，重复性好，易于工业化生产，所得三维多孔材料能够增加活性材料和电解液的接触从而有利于电荷的传输和法拉第反应，在锂离子电池和超级电容器材料等领域具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为实施例1具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
[0016]图2为实施例2具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
[0017]图3为实施例3具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
[0018]图4为实施例4中MoS2-石墨烯复合材料的湿凝胶照片。
[0019]图5为实施例4具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
[0020]图6实施例4具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料透射电子显微镜的照片。
[0021]图7为实施例4具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料的拉曼光谱图谱。
[0022]图8为实施例5具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
[0023]图9为实施例6具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
[0024]图10为实施例6具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料的X射线衍射图谱。
[0025]图11为实施例7具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
[0026]图12为实施例8具备三维多孔结构的MoS2-石墨烯复合材料扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0027]1、实施例中所述通过氧化还原法制备氧化石墨烯溶液,是指依据《Sungjin Parkand Rodney S.Ruoff, chemical methods for the product1n of graphenes》NatureNanotechnology, 4，217-224 (2009)所述方法制备的氧化石墨烯溶液；
2、实施例中所述锂插层方法制备MoS2纳米片是指依据《Per Joensen, R.F.Frindt,
S.Roy Morrison)), Single-layer MoS2 4, 457 - 461, (1986) 一文所述方法制备。
[0028]实施例1 MoS2-石墨烯复合材料的制备
(1)向0.0858g通过氧化还原法制备的浓度为19.13 mg/g氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯1.64 mg)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为2 mg/ml的水溶液，再以40KHZ，200W超声分散lh，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200W的超声分散均匀，制备成体积分数为3.12mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200W额超声分散lh，形成均匀的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以180°C水热反应24 h,反应停止后自然冷却至室温；水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:1 ml的比例加入328 ul体积分数为50%的水合肼溶液，在保温箱中90 °C反应12h ；
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (95 %)-石墨烯(5 %)复合材料，多孔结构的扫描电镜照片如图1所示。
[0029]实施例2 MoS2-石墨烯复合材料的制备
(I)向0.858 g通过氧化还原法制备的浓度为19.13 mg/g氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯16.4 mg)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为2 mg/ml的水溶液，再以40KHZ，200W超声分散lh，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用0.86 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200W的超声分散均匀，制备成体积分数为0.086mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200W额超声分散lh，形成均匀的形成混合溶液；
(3)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以180°〇水热反应24 h,反应停止后自然冷却至室温；水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:1 ml的比例加入3.28 ml体积分数为50%的水合肼溶液，在保温箱中90 °C反应12h ；
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (5 %)-石墨烯(95 %)复合材料.多孔结构的扫描电镜照片如图2所示。
[0030]实施例3 MoS2-石墨烯复合材料的制备
(1)向0.181 mg通过氧化还原法制备的浓度为19.13 mg/g氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯3.46 mg)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为2 mg/ml的水溶液，再以40KHZ, 200 W超声分散I h，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为3.12mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以200°(:水热反应36 h，反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:1 ml的比例加入792 ul体积分数为50%的水合肼溶液，在保温箱中80 °C反应24 h ；
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (90%)-石墨烯(10%)复合材料，多孔结构的扫描电镜照片如图3所示。
[0031]实施例4
(1)向0.311mg通过氧化还原法制备的浓度为19.13 mg/g氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯5.949 mg)中加入一定量的水,配制成氧化石墨烯浓度为4 mg/ml的水溶液,再以40KHZ，200W超声分散lh，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在7 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200W的超声分散均匀，制备成体积分数为4.25mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以240°(:水热反应42 h,反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:1 ml的比例加入1.2 ml体积分数为50%的水合肼溶液，在保温箱中90 °C反应12 h，反应结束后获得湿凝胶，如图4所
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[0032]反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 °(:冷冻2 h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶齐U，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (84%)-石墨烯(16%)复合材料，多孔结构的扫面电镜照片和透射电镜图、拉曼光谱如附图5和附图6、图7所示。
[0033]实施例5
(1)向0.408mg通过氧化还原法制备的浓度为19.13 mg/g氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯7.8 mg)中加入一定量的水,配制成氧化石墨烯浓度为5 mg/ml的水溶液,再以40KHZ, 200 W超声分散I h，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为3.12mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以200°(:水热反应24 h,反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:1 ml的比例加入1.56 ml体积分数为50%的水合肼溶液，在保温箱中80 °C反应8 h ;
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (80%)-石墨烯(20%)复合材料，多孔结构的扫描电镜照片如图8所示。
[0034]实施例6
(1)向1.0455mg通过氧化还原法制备的氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯20 mg，未稀释的氧化石墨烯浓度为19.13 mg/g)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为4 mg/ml的水溶液，再以40 KHZ, 200 W超声分散I h，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用30 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为3 mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以180°(:水热反应24h，反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:l ml的比例加入4 ml体积分数为50%水合肼溶液，在保温箱中90 °C反应8 h ;
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (60%)-石墨烯(40%)复合材料，多孔结构的扫描电镜照片如图8所示，X射线衍射图谱如图9所示。
[0035]实施例7
(I)向1.568 mg通过氧化还原法制备的氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯30 mg，未稀释的氧化石墨烯浓度为19.13 mg/g)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为5 mg/ml的水溶液，再以40 KHZ, 200W超声分散lh，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用30 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为3 mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以220 °(:水热反应16 h,反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:l ml的比例加入6 ml水合肼溶液(水合肼溶液中水合肼的体积分数为50%)，在保温箱中100 0C反应12 h ；
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (50%)-石墨烯(50%)复合材料，多孔结构的扫描电镜照片如图11所示。
[0036]实施例8
(1)向0.408 mg通过氧化还原法制备的氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯7.8 mg,未稀释的氧化石墨烯浓度为19.13 mg/g)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为2 mg/ml的水溶液，再以40 KHZ，200W超声分散lh，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的MoS2纳米片分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为3.12mg/ml的MoS2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoS2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以180°〇水热反应24 h,反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和MoS2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:l ml的比例加入1.56 ml水合肼溶液(水合肼在溶液中的体积分数为50%)，在保温箱中90 0C反应12 h ;
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoS2 (80%)-石墨烯(20%)复合材料，孔结构的扫描电镜照片如图12所示。
[0037]实施例9
(I)向0.408 mg通过氧化还原法制备的氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯7.8 mg,未稀释的氧化石墨烯浓度为19.13 mg/g)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为5 mg/ml的水溶液，再以40 KHZ，200W超声分散lh，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的MoTe2纳米片(其制备方法和与实施例1中MoS2纳米片的制备方法相同)分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ, 200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为3.12 mg/ml的MoTe2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和MoTe2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以180°C水热反应18h，反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和MoTe2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:l ml的比例加入1.56 ml水合肼溶液(水合肼溶液中水合肼的体积分数为50%)，在保温箱中90 °C反应8 h ;
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和MoS2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的MoTe2 (80%)-石墨烯(20%)复合材料。
[0038]实施例10
(1)向0.408 mg通过氧化还原法制备的氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯7.8 mg,未稀释的氧化石墨烯浓度为19.13 mg/g)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为2 mg/ml的水溶液，再以40 KHZ, 200 W超声分散I h，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的WSe2纳米片(其制备方法和MoS2的纳米片制备方法相同)分散在10 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40 KHZ,200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为3.12 mg/ml的WSe2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和WSe2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以180°C水热反应20h，反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和WSe2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:l ml的比例加入1.56 ml水合肼溶液(水合肼溶液中水合肼的体积分数为50%)，在保温箱中80 0C反应12 h ;
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和WSe2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的WSe2 (80%)-石墨烯(20%)复合材料。
[0039]实施例11
(1)向0.311 mg通过氧化还原法制备的氧化石墨烯溶液(含氧化石墨烯5.949 mg，未稀释的氧化石墨烯浓度为19.13 mg/g)中加入一定量的水，配制成氧化石墨烯浓度为4 mg/ml的水溶液，再以40 KHZ, 200 W超声分散I h，形成均匀的氧化石墨烯溶液；
用31.2 mg锂插层方法制备的WTe2纳米片(其制备方法和实施例1MoS2纳米片的制备方法相同)分散在7 ml混合溶剂中，(混合溶剂中含有45%体积的异丙醇，其余为水)，以40KHZ, 200 W的超声分散均匀，制备成体积分数为4.25 mg/ml的WTe2纳米片分散液；
将获得的氧化石墨烯溶液和WTe2纳米片分散液混合均匀，再次以40 KHZ, 200 W额超声分散I h,形成均勻的形成混合溶液；
(2)将步骤I获得的混合溶液转移到高压反应釜中，密封，在高温保温箱中以180°〇水热反应18 h,反应停止后自然冷却至室温；
水热反应结束后的氧化石墨烯和WTe2纳米片混合溶液会自组装成三维柱状的水凝胶形状，再根据氧化石墨烯与水合肼比例质量体积比为10 mg:l ml的比例加入1.2 ml水合肼溶液(水合肼溶液中水合肼体积分数为50%)，在保温箱中80 0C反应16 h ;
反应结束后倒出反应后的溶液，将获得的石墨烯和WTe2纳米片水凝胶在-80 0C冷冻2h，形成固体混合物，然后在小于10 Pa的真空条件下干燥，除去残存在水凝胶中的溶剂，干燥后产物即为具备三维多孔结构的WTe2 (84%)-石墨烯(16%)复合材料。
[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤: A)将过渡金属化合物纳米片通过超声法分散到混合溶剂中，形成过渡金属化合物纳米片分散液，再加入氧化石墨烯溶液，通过超声法混合均匀，形成混合溶液； 其中，所述混合溶剂由异丙醇与水混合而成； 所述混合溶液中过渡金属化合物纳米片的质量为过渡金属化合物纳米片与氧化石墨烯总质量的5%?90% ； B)将步骤A获得的混合溶液移入高压反应釜中，180?2401:水热反应16-42 h，反应结束后冷却至室温，溶液形成柱状水凝胶，向水凝胶中加入水合肼溶液，以80-100 °C保温8-24 h，去除剩余的溶液，将获得的水凝胶在-80 °C冷冻2 h，再进行真空干燥，所获得产物即为具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤B中氧化石墨烯与所加入水合肼溶液质量体积比为10:1，所述水合肼溶液中水合肼的体积分数为50%。
3.根据权利要求1所述的具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液是通过氧化还原法获得，其中氧化石墨烯的浓度为 19.13 mg/go
4.根据权利要求1所述具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属化合物纳米片分散液中过渡金属化合物纳米片的浓度为0.5 ?10mg/ml。
5.根据权利要求1-4之一所述具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤A所述混合溶剂中，异丙醇的体积分数为45 %。
6.根据权利要求5所述具备三维多孔结构的过渡金属化合物-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤A中所述过渡金属化合物纳米片是通过锂插层法获得的。
【文档编号】H01M4/139GK104269514SQ201410420320
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】曾海波, 蒋连福 申请人:南京航空航天大学