基于玉米苞叶的生物质多孔碳及碳硫复合材料的制备方法.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CN107689445A(43)申请公布日2018.02.13(21)申请号201710641106.3(22)申请日2017.07.31(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号(72)发明人燕映霖李巧乐魏一奇史忙忙杨蓉许云华陈利萍秦海超任冰樊潮江(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人李娜(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称基于玉米苞叶的生物质多孔碳及碳硫复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于玉米苞叶的生物质多孔碳及碳硫复合材料的制备法，以成本低廉的玉米苞叶生物质为材料，先用清洗液将其洗涤干净，然后再用氢氧化钾进行活化处理，之后放在炭化炉中进行保温碳化得到多孔碳，通过将多孔碳和硫按照一定的质量比混合，然后球磨至粉状，最后将多碳孔与硫组成的粉状混合物放在真空烘箱中进行复合，得到多孔碳硫复合材料，其制备方法相对简单，大大降低了多孔碳以及多孔碳硫复合材料的制备成本。CN107689445ACN107689445A权利要求书1/1页1.基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，用清洗液对玉米苞叶进行洗涤，直至清洗液澄清；步骤2，将经步骤1得到的玉米苞叶置于真空干燥箱中干燥；步骤3，将经步骤2得到的玉米苞叶放入充满惰性气体的碳化炉中，碳化炉先以2℃-12℃/min的升温速率升至300℃-900℃，然后在此温度下进行3h-5h的碳化保温，之后炭化炉冷却至室温得到生物质碳；步骤4，将经步骤3中得到的生物质碳和氢氧化钾按照1：1-4的质量比混合，然后加入去离子水中搅拌形成混合液，之后在恒温下将混合液蒸发至形成粘稠状物质；步骤5，将经步骤4得到粘稠状物质放入烘箱中烘干，之后再放入充满惰性气体的碳化炉中，碳化炉先以2℃-12℃/min的升温速率升至300℃-900℃，然后在此温度下进行3h-5h的碳化保温，之后炭化炉冷却至室温得到多孔碳。2.根据权利要求1所述的基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法，其特征在于，在所述步骤1中：所用的清洗液为乙醇和去离子水。3.根据权利要求2所述的基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法，其特征在于，在所述步骤1中：所述乙醇和去离子水对玉米苞叶进行多次交替清洗。4.根据权利要求1所述的基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法，其特征在于，在所述步骤2中：真空干燥箱进行干燥的温度为50℃。5.根据权利要求1所述的基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法，其特征在于，在所述步骤3中：所述惰性气体为氮气或氩气。6.根据权利要求1所述的基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法，其特征在于，在所述步骤4中：所述的恒温为80℃。7.基于玉米苞叶的生物质多孔碳硫复合材料制备方法，利用权利要求1-6中任一项所述的基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法制备出的多孔碳实现，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1，按照质量比为2-4：1分别称取硫、所述多孔碳，将称取的硫和多孔碳混合并添加到球磨机中，通过球磨机的球磨作用使硫与多孔碳混合均匀，形成混合粉料；步骤2，将步骤1得到的混合粉料放入烘箱，在155℃-158℃下保温10h-12h，然后冷却至室温得到多孔碳硫复合材料。2CN107689445A说明书1/5页基于玉米苞叶的生物质多孔碳及碳硫复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种基于玉米苞叶的生物质多孔碳制备方法，本发明还涉及一种基于玉米苞叶的生物质多孔碳硫复合制备方法。背景技术[0002]锂硫电池具有超高的理论比容量(1675mA·h·g-1)，其成本廉价、安全性高，是一种应用前景广阔的二次电池体系。然而锂硫电池单质硫正极材料为绝缘材料(常温下电导-30-1率为5×10S·cm)，在充放电过程中中间产物长链多硫化锂(Li2Sn,4≤n≤8)易溶解在电解液中，在硫正极和锂负极之间发生穿梭效应，并与锂负极发生反应在电极表面形成绝缘和不溶解的Li2S2/Li2S的沉积物，从而阻止了电子和离子的传输，致使其活性物质利用率较低且容量衰减快，极大地降低了其实际应用价值。[0003]针对以上问题，研究人员从电解液的开发、负极的改变或修饰，正极的复合等方面开展了大量工作。其中单质硫与导电碳材料作为复合正极材料是锂硫电池研究的重要方向，而多孔碳材料不仅具有良好的导电性、而且具有大量的孔结构和较大的比表面积，能有效提高载流量和电池容量。另外多孔碳较大的孔容可以缓冲循环过程中的体积应变，保证稳定的电极结构和优良的循环