一种膨胀石墨基碳复合材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115448307A(43)申请公布日2022.12.09(21)申请号202211115196.X(22)申请日2022.09.13(71)申请人季华实验室地址528200广东省佛山市南海区桂城街道环岛南路28号(72)发明人谭军张成智全卓华王飞(74)专利代理机构深圳市世纪恒程知识产权代理事务所44287专利代理师罗敏(51)Int.Cl.C01B32/21(2017.01)C01B32/205(2017.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种膨胀石墨基碳复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种膨胀石墨基碳复合材料及其制备方法和应用，属于膨胀石墨领域。本发明所述膨胀石墨基碳复合材料包括膨胀石墨基体、定型碳材料及造孔碳材料，所述定型碳材料优选碳收率较高的前驱体作为碳源，所述造孔碳材料优选碳收率较低的前驱体作为碳源。本发明提供的膨胀石墨基碳复合材料通过二次碳化获得。其中，第一次碳化定型，提高膨胀石墨的稳定性；第二次碳化造孔，在保证复合材料振实密度不降低的前提下使得复合材料获得大量微孔。通过本发明制备方法得到的膨胀石墨基碳复合材料既具有优异的结构稳定性、导电性和振实密度，又能保留丰富的活性位点和快速的离子传输通道，可广泛用于半导体材料、催化、电化学储能等领域。CN115448307ACN115448307A权利要求书1/1页1.一种膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将膨胀石墨与高碳收率碳源进行混合，并升温使所述膨胀石墨浸渍于所述高碳收率碳源中，得到碳源/膨胀石墨复合前驱体；将所述碳源/膨胀石墨复合前驱体进行第一碳化获得一次碳化复合材料；将所述一次碳化复合材料与低碳收率碳源混合，进行第二次碳化，得到膨胀石墨基碳复合材料。2.根据权利要求1所述膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨与高碳收率碳源重量比的范围值为(1:1)至(1:200)；和或，所述一次碳化复合材料与所述低碳收率碳源的重量比为(100:1)至(1:100)。3.根据权利要求1所述膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述高碳收率碳源包括沥青、乙烯焦油、聚丙烯腈、树脂中的至少一种。4.根据权利要求3所述膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所由沥青、乙烯焦油、聚丙烯腈、树脂中的至少一种组成的高碳收率碳源的浸渍温度为50℃‑300℃。5.根据权利要求1所述膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨的粒径为1μm‑500μm，比表面积为1m2g‑1‑200m2g‑1，膨胀倍数为50‑400倍。6.根据权利要求1所述膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述二次碳化步骤中的低碳收率碳源包括淀粉、淀粉衍生物、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚马来酸酐、聚季胺盐、水解聚丙烯酰胺、天然植物胶、聚氧化乙烯、离子型水溶性环氧树脂、离子型顺酐化聚丁二烯树脂、阳离子型水溶性聚氯树脂、水性聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸钠、聚多巴胺、聚乙二醇、水性聚氨酯、聚丙烯酸、瓜尔胶、壳聚糖、明胶、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、黄原胶、海藻酸钙、吉兰糖胶、环糊精、刺梧桐胶、阿拉伯树胶及其衍生物中的一种或者多种。7.根据权利要求1所述膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一次碳化和第二次碳化的温度为400℃‑3000℃；和/或，所述第一次碳化和第二次碳化的气氛为惰性气氛。8.根据权利要求1所述膨胀石墨基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源/膨胀石墨复合前驱体的比表面积为0.1m2g‑1‑200m2g‑1，所述膨胀石墨基碳复合材料的比表面积为10m2g‑1‑2000m2g‑1。9.一种根据权利要求1至8任意一项制备方法得到的膨胀石墨基碳复合材料。10.一种根据权利要求9所述膨胀石墨基碳复合材料在半导体材料、催化、吸波、电化学储能等技术领域中的应用。2CN115448307A说明书1/7页一种膨胀石墨基碳复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及膨胀石墨领域，尤其涉及一种膨胀石墨基碳复合材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]膨胀石墨具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积及良好的导电/热性能，并且拥有丰富的活性位点和快速传输离子的通道，已广泛应用于半导体材料、催化、吸波、电化学储能等技术领域的研究。但是膨胀石墨已膨开的层间并无作用力，导致结构易破坏，造成孔隙结构的消失以及特殊性能的衰退。[0003]目前，膨胀石墨一般不会单独应用，而是与其它材料复合得到膨胀石墨基碳复合材料。虽然复合后能提高膨胀石墨结构的稳定性，但是由于复合方式的局限性，导致制得的复合