一种利用头发基制备分级多孔碳材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN109368640B(45)授权公告日2022.02.18(21)申请号201811209884.6H01M4/133(2010.01)(22)申请日2018.10.17H01M4/583(2010.01)H01M10/052(2010.01)(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号CN109368640A(56)对比文件CN106207197A,2016.12.07(43)申请公布日2019.02.22KR20150092544A,2015.08.13(73)专利权人西安理工大学CN107601501A,2018.01.19地址710048陕西省西安市金花南路5号CN106276893A,2017.01.04(72)发明人杨蓉刘磊刘珊孟庆龙刘瑞审查员武国娟惠鹏陈利萍马良森燕映霖许云华沈洋邹一鸣(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人宁文涛(51)Int.Cl.C01B32/348(2017.01)C01B32/324(2017.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种利用头发基制备分级多孔碳材料的方法(57)摘要本发明公开了一种利用头发基制备分级多孔碳材料的方法，首先将头发清洗干净后干燥，然后在管式炉中进行低温预碳化，然后经活化造孔剂氢氧化钾活化处理，再在管式炉中进行高温碳化保温后得到分级多孔碳。本发明的方法所制备的碳材料具有分级多孔结构，由小于2nm的微孔和大于2nm、小于50nm的介孔组成，并且本发明方法操作方便、工艺简单、成本低廉，并且成功制得了高比表面积和孔体积的分级多孔碳。CN109368640BCN109368640B权利要求书1/1页1.一种利用头发基制备分级多孔碳材料的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：步骤1、称取头发置于去离子水中浸泡10min‑20min后，使用超声波清洗器超声1h‑3h；步骤2、继续使用去离子水洗涤头发3‑5次后，将头发置于60℃‑80℃干燥箱中干燥1h‑5h；步骤3、将步骤2中干燥过的头发置于丙酮、乙醇、乙醚或苯中，并使用超声波清洗器超声30min‑60min后置于干燥箱中于60℃‑90℃干燥1h‑4h，再将干燥后的头发剪成长度不大于1cm的小段；步骤4、将步骤3中剪成小段的头发置于充满氮气或氩气的管式炉中，进行低温预碳化，待低温预碳化后的头发冷却至室温，研磨成粉末，得到预碳化粉末；其中，管式炉的升温速率为2℃/min‑10℃/min，低温预碳化的温度为300℃‑500℃，低温预碳化保温时间为1h‑3h；步骤5、将预碳化粉末与氢氧化钾以1:2‑5的质量比混合，然后加入固体氢氧化钾质量10倍的去离子水，磁力搅拌30min‑120min使预碳化粉与氢氧化钾溶解均匀后，静置30min，得到混合溶液A；步骤6、将混合溶液A置于90℃‑110℃的油浴锅中边加热边搅拌使混合溶液A蒸干成粘稠状固体B，再将粘稠状固体B置于80℃‑90℃的干燥箱中干燥12h‑24h，接着将干燥后的粘稠状固体B研磨成粉末，得到粉末C；步骤7、将粉末C置于充满氮气或氩气的管式炉中，进行高温碳化，待高温碳化后的粉末C冷却至室温，进一步研磨，得到粉末D；其中，管式炉的升温速率为2℃/min‑10℃/min；所述高温碳化温度为600‑900℃，高温碳化保温时间为1h‑5h；步骤8、使用浓度0.1mol/L‑0.5mol/L的盐酸溶液洗涤步骤7中得到的粉末D直至洗涤后的滤液呈中性，然后再用去离子水洗涤粉末3‑5次，在将粉末D置于80‑100℃干燥箱中干燥12h‑24h，得到分级多孔碳材料。2.根据权利要求所述的一种利用头发基制备分级多孔碳材料的方法，其特征在于，所述头发是未经染色处理的头发。2CN109368640B说明书1/6页一种利用头发基制备分级多孔碳材料的方法技术领域[0001]本发明属于碳材料制备技术领域，涉及一种利用头发基制备分级多孔碳材料的方法。背景技术[0002]分级多孔碳又称多级孔碳，通常是指具有微孔、介孔和或大孔的多级孔道的碳材料。多孔碳材料具有碳材料的性质，如化学稳定性高、导电性好、价格低廉等优点；同时，孔结构的引入使其同时具有比表面积大、孔道结构可控、孔径可调等特点。而分级多孔碳材料结合各级孔的优势，实现分级孔道的协同作用，可以解决反应速度和传质限制的难题。在锂离子电池、超级电容器、太阳能电池、燃料电池、储氢、气体分离和催化剂载体等方面都有着不凡的应用前景。分级多孔碳组装成储能器件时，电极材料的有效电化学接触面积大、扩散距离短、大倍率传输效率高，因而往往表现出优异的储锂及储能容量，尤其是其高传质速率带来的高倍率性能，使其成为近年来的研究热点。[0003]针对锂硫电池存在的问题，研究工作者常常将硫与分