一种分级多孔生物质碳材料的制备方法及储能应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115028167A(43)申请公布日2022.09.09(21)申请号202210514949.8C01B32/354(2017.01)(22)申请日2022.05.12C01G23/053(2006.01)C01G45/02(2006.01)(71)申请人西南科技大学H01M4/587(2010.01)地址621000四川省绵阳市涪城区青龙大H01M4/133(2010.01)道中段59号申请人四川朗晟新能源科技有限公司射洪市盛洪实业有限责任公司(72)发明人张亚萍李劲超李豪罗欢袁盛旭段浩罗钢杨志刚(74)专利代理机构绵阳远卓弘睿知识产权代理事务所(普通合伙)51371专利代理师张忠庆(51)Int.Cl.C01B32/318(2017.01)C01B32/348(2017.01)权利要求书2页说明书9页附图8页(54)发明名称一种分级多孔生物质碳材料的制备方法及储能应用(57)摘要本发明公开了一种分级多孔生物质碳材料的制备方法及储能应用，制备方法包括：取新鲜莲藕浸泡于活化剂一段时间后烘干；将干燥后的物料转移至坩埚，并放置于管式炉中，在惰性气氛下煅烧，冷却后研磨；将所得材料用盐酸浸泡，再用蒸馏水和乙醇洗涤，然后干燥，即得到分级多孔生物质碳材料。本发明采用一步活化碳化法制备得到的含有微孔、中孔和大孔的分级多孔生物质碳材料，应用于锂离子电池负极电极片。由于该分级多孔生物质碳材料具有高比表面积、丰富的孔隙结构以及适当的N和O原子掺杂，可使其展现出优异的电化学性能。同时，该材料的制备方法简单、易于实现工业化生产，促使其在高能量密度锂离子电池装置中展现出良好的应用前景。CN115028167ACN115028167A权利要求书1/2页1.一种分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将新鲜莲藕切成一定大小，浸泡在活化剂溶液中，观察到莲藕由白变黑，出现胶质后，过滤得到固体；步骤二、将所述步骤一中获得的固体在恒温鼓风干燥箱中干燥；步骤三、将所述步骤二中干燥固体在带有惰性保护气的管式炉中高温煅烧处理，保温，然后自然冷却至室温，即得到活化碳化材料；步骤四、将所述步骤三中所得活化碳化材料先用盐酸浸泡，再用蒸馏水和乙醇洗涤，然后干燥，即得到分级多孔生物质碳材料。2.如权利要求1所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾中的一种。3.如权利要求1所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中使用的活化剂浓度为2.0～4.0molL‑1。4.如权利要求1所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的浸泡时间为20～30h。5.如权利要求1所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中干燥固体的温度为80～120℃，干燥时间为10～18h。6.如权利要求1所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中高温煅烧处理时的惰性保护气体为氮气或氩气，碳化温度为600～800℃，保温时间1～3h。7.如权利要求1所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中盐酸浓度为1.0molL‑1。8.如权利要求1所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四对得到活化碳化材料进行洗涤、干燥后，对活化碳化材料先进行掺氮处理，然后进行负载TiO2、MnO2处理，具体步骤包括：步骤S41、将咔唑放入碳酸钠溶液中，其中碳酸钠溶液的质量分数为10～35％，温度为8～15℃，以180～300rmin‑1的转速搅拌1～2h后，加入活化碳化材料进行超声分散，超声分散频率为50～80kHz，超声分散时间为20～80min，进行过滤、烘干，得到掺氮活化碳化材料；其中，活化碳化材料与咔唑的质量比为12～20:1；步骤S42、按重量份，称取80～400g钛酸四丁酯，将钛酸四丁酯与2800mL乙醇溶液混合，乙醇的质量分数为70％，磁力搅拌，搅拌速度为100～500rpm，磁力搅拌的同时向溶液中滴加冰醋酸，待溶液中有凝胶产生后，称取400～1500g步骤S41制得的掺氮活化碳化材料投入至溶液中，继续磁力搅拌，调节磁力搅拌转速至100～200rpm，生成的TiO2被吸附在掺氮活化碳化材料表面，过滤、烘干得到固体物；步骤S43、称取步骤300～1200g步骤S42制得的固体物，将固体物与5～11gMnO2粉末混合，进行球磨粉碎，球磨介质为钢球，得到掺氮并负载TiO2/MnO2的活化碳化材料。9.如权利要求1‑8任一项所述的分级多孔生物质碳材料的制备方法，其特征在于，其制备得到的分级多孔生物质碳材料的一种储能应用包括以下步骤：S1、以分级多孔生物质碳材料:乙炔黑:聚偏