【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池领域，涉及一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着石油、煤炭、天然气等化石能源的日渐枯竭，以及化石能源的过渡应用造成的环境问题日益加剧，科学技术和经济建设的快速发展对可再生清洁能源的需求迫在眉睫。储能技术，尤其是对电能储存技术，在解决的能源危机的问题中显得尤为重要。可循环充放电锂离子具有高于传统化学电池的能量密度与功率密度，并具有缓慢的自放电速率，高的工作电压等优异性能。然而锂资源分布不均，储量有限，其高昂的价格提高了锂离子电池的生产成本，从而限制锂离子电池的大规模应用。钠与锂具有相似的物理性质与化学性质，并且钠资源储量丰富，价格低廉，因此钠离子电池有望在大规模储能领域上替代锂离子电池。由于钠与锂属于元素周期表的同一族元素，二者的理化性质接近，且钠的储量丰富，因此，钠离子电池有望成为下一代电化学储能器件。虽然钠离子电池具有生产成本低廉、绿色环保等优点。但由于钠离子半径大于锂离子半径造成钠离子在电极材料中不易嵌入和脱出，从而使得可使用的正负极材料非常有限，特别是具有优异电化学储钠性能的负极材料。非晶碳材料具有结构可调、性能相对稳定及良好的导电性等特点被研究者们广泛关注。迄今为止，研究者们通过将金属有机框架(mofs)与不同的碳材料复合并进行热处理，得到了更好的电化学性能。但是由于其活性位点较少，导电性能也较差，无法满足实际使用的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板及其制备方
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将石墨烯与二甲基咪唑溶液以及六水合硝酸钴水溶液混合反应，得到石墨烯/mof复合材料；
5、s2：将所述石墨烯/mof复合材料依次经过第一次退火处理以及第二次退火处理，得到含钴金属的碳材料；所述第二次退火处理的热处理温度大于第一次退火处理的热处理温度；
6、s3：将所述含钴金属的碳材料再依次经过酸洗过程、在酸性体系中的水热处理以及第三次退火处理，得到所述三明治结构多孔碳石墨烯微米板；所述第三次退火处理的热处理温度大于第一退火处理以及第二次退火处理的热处理温度。
7、优选的，所述步骤s1中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为(4～32):1。
8、优选的，所述步骤s2中第一次退火处理的热处理温度为400～600℃。
9、优选的，所述步骤s2中第二次退火处理的热处理温度为700～1100℃。
10、优选的，所述步骤s3中，采用质量分数为15～20％的盐酸或质量分数为15～20％的硫酸进行酸洗过程。
11、优选的，所述步骤s3中，在酸性体系中水热处理过程具体为：将硝酸加入酸洗干燥后的产物中，然后在60～80℃下水热处理12～24h。
12、优选的，所述步骤s3中第三次退火处理的热处理温度为1200～1500℃。
13、优选的，第三次退火处理的同时，对样品施加压力。
14、一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板，通过上述的制备方法制得，所述三明治结构多孔碳石墨烯微米板的比表面积为24～26m3g-1。
15、上述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板在钠离子电池领域的应用，所述钠离子电池在50ma·g-1的电流密度下经500次循环后，容量保持率为80％～95％，首次库伦效率为30％～90％。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
17、本专利技术公开一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，首先将石墨烯与二甲基咪唑溶液以及六水合硝酸钴水溶液混合反应，得到石墨烯/mof复合材料；然后对所述石墨烯/mof复合材料依次经过第一次退火处理以及第二次退火处理，得到含钴金属的碳材料，其中，第二次退火处理的热处理温度大于第一次退火处理的热处理温度，此处，第一次热处理使得材料中易挥发的气体进行挥发，使得材料中构建平均直径为几十到几百纳米的孔。同时，第一次退火有利于碳层的生长，提高碳产率，第二次退火处理可提高材料的结晶性，进而提高材料的导电性，第一次退火处理其目的是提高碳产率，第二次退火其目的是塑造晶体结构。然后对含钴金属的碳材料再依次经过酸洗过程、在酸性体系中的水热处理以及第三次退火处理，得到所述三明治结构多孔碳石墨烯微米板，此处经过酸洗过程、在酸性体系中的水热处理以及第三次退火处理均是为了去除材料中的金属co，过渡金属具有催化作用，在碳化过程中，会在过渡金属表面形成结晶性比较好的碳，这种包裹导致大部分的金属不会被除掉，则对材料的储能效果造成非常大的负面影响，本申请中为了需要去除包裹性强的过渡金属，得到更多分级孔结构和更多更小尺寸孔结构，通过经过酸洗过程、在酸性体系中的水热处理以及第三次退火处理有效实现了包裹性极强的过渡金属的去除。此处第三次退火处理的热处理温度大于第一退火处理以及第二次退火处理的热处理温度，有效确保了对包裹性极强的金属钴的去除。产物制备过程中，mof主要生长在石墨烯层的两侧，原位碳化过程中获得的硬碳将包覆在石墨烯层表面，获得三明治结构的块状碳材料；同时，石墨烯层由于含氧官能团的大量去除，碳层发生堆叠及表面产生褶皱效应，致使褶皱状碳块结构形成。本专利技术的制备方法中，使用钴离子、咪唑盐和石墨烯作为结构单元，在石墨烯氧化物上生长mofs，经过不同温度热处理后制备出mofs衍生多孔碳与石墨烯复合材料。石墨烯的引入增加了活性位点，使mofs的堆叠形式发生改变。石墨烯的边缘与部分缺陷可提供更多的电化学活性位点，并因其与多孔碳的一体结构从而提高电极的整体电导率。通过将mofs衍生的多孔碳与石墨烯复合，超薄纳米片结构不仅为钠离子的扩散和储存提供了路径，缩短了到内部电活性位点的扩散距离，还增强了氧化还原活性位点的暴露，提高了电极材料的电化学储钠性能。
18、进一步的，第一次退火处理的热处理温度为400～600℃，有效使得材料中易挥发的气体被挥发去除。
19、进一步的，第二次退火处理的热处理温度为700～1100℃，有效实现材料充分结晶。
20、进一步的，在酸性体系中水热处理过程具体为：将硝酸加入酸洗干燥后的产物中，然后在60～80℃下水热处理12～24h，另外，s3中第三次退火处理的热处理温度为1200～1500℃，在确保材料原有形貌和结构的状态下，可以使得过渡金属钴被充分去除。
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1.一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为(4～32):1。
3.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中第一次退火处理的热处理温度为400～600℃。
4.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中第二次退火处理的热处理温度为700～1100℃。
5.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用质量分数为15～20％的盐酸或质量分数为15～20％的硫酸进行酸洗过程。
6.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在酸性体系中水热处理过程具体为：将硝酸加入酸洗干燥后的产物中，然后在60～80℃下水热处理12～24h。
7.根据权利要求1所述的一种三明治结
8.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，第三次退火处理的同时，对样品施加压力。
9.一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板，其特征在于，通过权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制得，所述三明治结构多孔碳石墨烯微米板的比表面积为24～26m3g-1。
10.权利要求9中所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板在钠离子电池领域的应用，所述钠离子电池在50mA·g-1的电流密度下经500次循环后，容量保持率为80％～95％，首次库伦效率为30％～90％。
...【技术特征摘要】
1.一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为(4～32):1。
3.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中第一次退火处理的热处理温度为400～600℃。
4.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中第二次退火处理的热处理温度为700～1100℃。
5.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，采用质量分数为15～20％的盐酸或质量分数为15～20％的硫酸进行酸洗过程。
6.根据权利要求1所述的一种三明治结构多孔碳石墨烯微米板的制备方法，其...
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