[0001] 本发明涉及材料制备技术领域，特别涉及一种硅烯/石墨烯复合材料的制备方法。

[0002] 因为超高的理论比容量（4200 mA h g‑1）和较低的嵌锂电压（0.2 − 0.3 V vs. +Li/Li），硅是非常有潜力的锂离子电池负极材料。然而，由于脱/嵌锂过程中巨大的体积变化以及较差的电子导电性，硅负极的循环寿命短、倍率性能差，这严重阻碍了硅负极的实际应用。二维硅烯的结构与石墨烯类似，具有蜂窝状的晶格结构和较弱的层间范德华力，较大的层间空间使得硅烯具有足够的空间来吸附和迁移锂离子，有效防止硅在脱/嵌锂过程中发生共价键的断裂以及结构的坍塌，从而提升硅负极的循环稳定性。如通过外延生长制备的硅烯作为锂离子电池负极材料时表现出优异的循环稳定性和倍率性能。目前，将硅烯与石墨烯材料进行复合的研究较少。

[0003] 中国专利公开号CN118908149A，公开了一种3D打印硅烯基复合结构材料的制备方法及应用，其采用拓扑化学法制备硅烯纳米片，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，然后再将两者依次加入到纤维素纳米纤维水溶液中，每次加入都要超声分散，获得高浓流体。其制备流程复杂。

[0013] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0014] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0015] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0016] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、 竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0017] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、 “在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和 “在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0018] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0019] 实施例1

[0020] 溶液配置：0.075mol/L的硅化钙乙腈溶液（40mL）：取0.288g硅化钙加入到40 mL乙腈中，充分搅拌使硅化钙均匀分散在乙腈溶液中，即得。

[0021] 0.3mol/L的硝酸镍的乙腈溶液（40mL）：取2.192g硝酸镍入到40 mL乙腈中，充分搅拌使硝酸镍均匀分散在乙腈溶液中，即得一种硅烯/石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）硅烯的合成
首先，在不断搅拌下，向40mL浓度为0.075mol/L的硅化钙乙腈溶液中加入40mL浓度为0.3mol/L的硝酸镍的乙腈溶液，持续搅拌两周后过滤，并用乙腈冲洗4 5次，在60℃条~
件下充分干燥后的粉末即为硅烯。

[0022] （2）硅烯/石墨烯复合材料的制备将制备的硅烯置于充满乙炔和氩气混合气体（体积比为1:19）的管式炉中，以5℃/min的速率从室温加热至500℃，并在该温度下保持2小时，待管式炉自然冷却后，即可得硅烯/石墨烯复合材料。

[0023] 制备硅烯/石墨烯复合材料的扫描电镜图如图1所示，在硅烯/石墨烯复合结构的表面，发现明显的层状结构，该层状结构对应于石墨烯和硅烯的交错堆叠。

[0024] 如图2所示，对其进行X‑射线衍射可以发现，硅烯/石墨烯复合材料的主要衍射峰对应于Si，说明CaSi2已经拓扑转化为硅烯；此外，位于30°附近的无定型峰对应于原位生成的碳，说明已经成功制备了硅烯/石墨烯复合材料。

[0025] 实施例2

[0026] 溶液配置：0.05mol/L的硅化钙乙腈溶液（40mL）：取0.192g硅化钙加入到40 mL乙腈中，充分搅拌使硅化钙均匀分散在乙腈溶液中，即得。

[0027] 0.2mol/L的硝酸镍的乙腈溶液（40mL）：取1.462g硝酸镍入到40 mL乙腈中，充分搅拌使硝酸镍均匀分散在乙腈溶液中，即得一种硅烯/石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）硅烯的合成
首先，在不断搅拌下，向40mL浓度为0.05mol/L的硅化钙乙腈溶液中加入40mL浓度为0.2mol/L的硝酸镍的乙腈溶液，持续搅拌两周后过滤，并用乙腈冲洗4 5次，在50℃条件~
下充分干燥后的粉末即为硅烯。

[0028] （2）硅烯/石墨烯复合材料的制备将制备的硅烯置于充满乙炔和氩气混合气体（体积比为1:18）的管式炉中，以5℃/min的速率从室温加热至500℃，并在该温度下保持2小时，待管式炉自然冷却后，即可得硅烯/石墨烯复合材料。

[0029] 实施例3

[0030] 溶液配置：0.1mol/L的硅化钙乙腈溶液（40mL）：取0.384g硅化钙加入到40 mL乙腈中，充分搅拌使硅化钙均匀分散在乙腈溶液中，即得。

[0031] 0.5mol/L的硝酸镍的乙腈溶液（40mL）：取3.655g硝酸镍入到40 mL乙腈中，充分搅拌使硝酸镍均匀分散在乙腈溶液中，即得一种硅烯/石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）硅烯的合成
首先，在不断搅拌下，向40mL浓度为0.1mol/L的硅化钙乙腈溶液中加入40mL浓度为0.5mol/L的硝酸镍的乙腈溶液，持续搅拌两周后过滤，并用乙腈冲洗4 5次，在70℃条件~
下充分干燥后的粉末即为硅烯。

[0032] （2）硅烯/石墨烯复合材料的制备将制备的硅烯置于充满乙炔和氩气混合气体（体积比为1:20）的管式炉中，以5℃/min的速率从室温加热至500℃，并在该温度下保持2小时，待管式炉自然冷却后，即可得硅烯/石墨烯复合材料。

[0033] 以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。