一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113213471A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110554251.4H01M10/052(2010.01)(22)申请日2021.05.20(71)申请人中国北方车辆研究所地址100072北京市丰台区槐树岭四号院(72)发明人梁晓嫱田君陈亚东王一拓田崔钧高申佟玉琦佟蕾王发成胡道中(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人杨志兵(51)Int.Cl.C01B32/205(2017.01)C01B32/05(2017.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图7页(54)发明名称一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法及其应用，属于多孔碳材料技术领域。将盛有模板剂粉体的瓷舟放入管式炉中，先除去管式炉中的氧气，再使氮气或惰性气体持续以50mL/min～100mL/min的流量经过乙腈溶剂后通入管式炉中，并将管式炉加热至900℃～1100℃，在900℃～1100℃下保温1h～30h，得到碳化的前驱体材料；将碳化的前驱体材料浸泡到HF溶液中除去模板剂，之后清洗并干燥，得到石墨化介孔纳米碳材料。本发明所述方法原料易得、工艺简单，所制备的具有一定石墨化程度的介孔纳米碳材料作为导电载体应用于锂硫电池正极材料中，有利于提高电池倍率性能和循环性能，在动力电池电极材料中具有很好的应用前景。CN113213471ACN113213471A权利要求书1/1页1.一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下，将盛有模板剂粉体的瓷舟放入管式炉中，盛有乙腈溶剂的防倒吸装置连接在管式炉进气口和气源之间；先除去管式炉中的氧气，然后调节气源使气体持续以50mL/min～100mL/min的流量经过乙腈溶剂后通入管式炉中，并将管式炉加热至900℃～1100℃，在900℃～1100℃下保温1h～30h，得到碳化的前驱体材料；将碳化的前驱体材料浸泡到HF溶液中除去模板剂，之后清洗并干燥，得到石墨化介孔纳米碳材料；其中，所述气源的气体为氮气或惰性气体；所述模板剂粉体为SBA‑15粉体。2.根据权利要求1所述的一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于：乙腈溶剂与模板粉体的质量比不小于1175:1。3.根据权利要求2所述的一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于：乙腈溶剂与模板粉体的质量比为(1175～1600):1。4.根据权利要求1所述的一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于：以10℃/min～20℃/min的升温速率将管式炉升温至900℃～1100℃。5.根据权利要求1所述的一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于：在950℃～1050℃下保温18h～22h得到碳化的前驱体材料。6.根据权利要求1所述的一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于：碳化的前驱体材料在质量分数为5％～10％的HF溶液中浸泡不少于10h。7.根据权利要求6所述的一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于：碳化的前驱体材料在质量分数为5％～10％的HF溶液中浸泡浸泡10h～15h。8.一种锂硫电池正极材料，其特征在于：所述正极材料包含采用权利要求1至7任一项所述方法制备的石墨化介孔纳米碳材料和硫，硫负载在石墨化介孔纳米碳材料上。9.根据权利要求8所述的一种锂硫电池正极材料，其特征在于：石墨化介孔纳米碳材料与硫的质量比为3:2～2:3。2CN113213471A说明书1/6页一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种石墨化介孔纳米碳材料的制备方法及其应用，属于多孔碳材料技术领域。背景技术[0002]碳材料是被广泛研究的基础材料之一，被广泛应用于各个领域，如吸附剂、催化剂和导电剂，电极材料等。因为碳材料的自然储量大，种类、形貌、结构多样，化学性强，导电性优越，稳定性强，所以碳材料是新型储能器件研究中最常用的电极材料之一。一些常见的储能器件主要有燃料电池、锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池和超级电容器等。碳材料在各领域的多样化应用，不仅取决于其优异的电导率、热导率、化学稳定性和低密度，也取决于其普适性、原材料易合成和加工方法易实现。[0003]众多碳材料中，活性炭、纳米多孔(微孔和介孔)碳、碳纳米管、碳纳米球、碳纤维和石墨烯片等是较常用的电极材料。多孔碳材料因具有较大的表面积和良好的化学性能，便于电解液传输和离子传导，是储能器件电极材料研究中研究较多的一类电极材料，应用于各类储能器件之中。根据孔径尺寸大小，多孔碳材料中的孔隙可以分为以下几类：孔径尺寸<2nm，称为微孔；2nm≤孔