石墨烯/氧化銅復(fù)合材料是基于三維納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法合成的，石墨烯能夠預(yù)防氧化銅在儲鋰化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生聚集和粉化，氧化銅納米顆粒能夠保持相鄰石墨烯片層的分散性。其制備方法主要有模板法、溶膠凝膠法、微波輻射法、自組裝技術(shù)、一鍋合成法、溶劑熱合成法等。

模板法

模板法是以金屬有機框架作為模板和前驅(qū)體，構(gòu)建不同特性、不同種類的納米結(jié)構(gòu)金屬氧化物和多孔碳材料。

首先，使以金屬銅為基體的金屬有機框架晶體通過溶液浸泡方法在三維石墨烯網(wǎng)底物的表面均勻生長，隨后進行熱處理，得到氧化銅貼合在石墨烯表面均勻分布的八面體石墨烯/氧化銅納米復(fù)合材料。

由于高容量八面體氧化銅納米粒子與表面積大、導(dǎo)電性好的三維網(wǎng)格石墨烯形成了相互連通的多孔結(jié)構(gòu)，且兩者之間有協(xié)同作用，故復(fù)合材料作為電極時性能十分優(yōu)良。

模板法工藝簡單，在前驅(qū)體基礎(chǔ)上煅燒即可獲得所需的納米多孔狀結(jié)構(gòu)材料。但制備過程耗時長，基體表面和內(nèi)部區(qū)域煅燒不徹底，難以去除內(nèi)部雜質(zhì)離子。

溶膠凝膠法

溶膠凝膠法是用銅鹽加熱水解生成氧化銅，將其置入石墨烯的乙醇堿性溶液中，從而得到球狀氧化銅被石墨烯均勻分離的復(fù)合材料。

溶膠凝膠法工藝流程簡單，粒子形貌和大小可控，適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。但膠體懸浮液中的有機物會有殘留，影響復(fù)合材料的性能。

微波輻射法

微波輻射法是利用快速升、降溫使晶粒不過度長大，通過微波照射引起溶劑介質(zhì)內(nèi)部分子運動摩擦，從而實現(xiàn)快速發(fā)熱，石墨烯表面內(nèi)孔和納米氧化銅線微孔結(jié)合，縮短了最小的鋰離子傳輸路徑，有效地提高了電化學(xué)性能。

微波輻射法可以控制不同晶面的生長速度，得到具有特定形貌的均一生長的納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，也可增加石墨烯表層的缺陷孔洞，提高吸附在石墨烯表面的活性鋰的數(shù)量，從而提高石墨烯的理論電容量。但微波輔助技術(shù)對實驗設(shè)備要求較高，實驗需在惰性氣氛下進行，以減少高能量下的石墨烯/氧化銅材料表面氧化。

自組裝技術(shù)

自組裝技術(shù)利用柯肯達爾擴散效應(yīng)，在硼氫化鈉溶液中誘導(dǎo)納米氧化銅原子向外擴散，從而獲得內(nèi)部中空的氧化銅顆粒，再加入石墨烯片進行超聲波分散處理，制備得到氧化銅/石墨烯復(fù)合材料。

自組裝技術(shù)制備的氧化銅納米球與石墨烯納米片表面產(chǎn)生協(xié)同作用，減少了電極材料的團聚現(xiàn)象，使復(fù)合材料的電化學(xué)性能得到明顯提高。充電過程中，孔隙和通道的存在也提高了電解質(zhì)進入復(fù)合材料內(nèi)部的能力，增加了放電過程的電容量。但制備過程中，雜質(zhì)溶液離子也會被石墨烯表層的官能團吸附，使得復(fù)合材料的穩(wěn)定性和循環(huán)電化學(xué)性能降低。

一鍋合成法

一鍋合成法是指將多步化學(xué)反應(yīng)放在一起，沒有中間產(chǎn)物分離的過程。

通過一鍋法將硫酸銅和氨水在堿性條件下反應(yīng)制備的氧化銅納米顆粒以原位沉淀方法固定在氨介質(zhì)中，通過超聲輔助還原氧化石墨烯片和石墨表面，制備得到石墨烯/氧化銅復(fù)合材料。氧化銅納米顆粒使石墨烯層具有更大的缺陷密度，可以提供更多的電化學(xué)反應(yīng)活化位點，從而提高復(fù)合材料的電化學(xué)性能。

一鍋合成法效率高、操作簡便，但實驗標(biāo)準(zhǔn)和操作要求較高。

溶劑熱合成法

溶劑熱合成法是溶劑在高溫、高壓狀態(tài)下發(fā)生加速離子反應(yīng)和促進分解的化學(xué)反應(yīng)，是目前常見的制備石墨烯/氧化銅復(fù)合材料的方法之一。

溶劑熱合成法工藝簡單，反應(yīng)時間短，制備的復(fù)合材料基體分散性好，但容易吸附溶液離子。此外，在堿性條件下水熱生長納米狀氧化銅會出現(xiàn)OH-濃度過高的情況，甚至有氫氧化銅的沉淀產(chǎn)生。

循環(huán)充放電過程中，片層狀石墨烯為電解液中鋰離子和電子提供了快速傳輸通道，而Cu-O鍵的存在則避免了石墨烯層在放電過程出現(xiàn)團聚。但納米顆粒之間的少量接觸不能保證循環(huán)前后的穩(wěn)定性，可以考慮增加石墨烯表面缺陷程度以連接更多的納米氧化銅顆粒，從而提高復(fù)合材料的穩(wěn)定性。