[发明专利]锂-空气电池正极用多孔碳材料

权利要求书

1.锂-空气电池正极用多孔碳材料，其特征在于：所述碳材料具有相互贯通的分级孔结构，分级孔包括传质孔和沉积孔，沉积孔占总孔孔体积的40~95%，传质孔占总孔孔体积的4~55%，其余为孔径小于5nm的孔，沉积孔孔径为5~90nm，传质孔孔径为0.1~6um，传质孔间相互间距为0.1~8um，传质孔通过沉积孔相互连通，碳材料的总孔容为0.5~5cm³/g。

2.根据权利要求1所述的多孔碳材料，其特征在于：所述碳材料采用溶胶凝胶法结合模板法或溶胶凝胶法结合模板法和活化法制备而成。

3.根据权利要求2所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述碳材料采用溶胶凝胶法结合模板法按如下过程制备而成，

将间苯二酚和模板分散于溶剂中，然后滴加甲醛溶液，30~80℃下搅拌混合均匀直至反应形成凝胶；将凝胶60～100℃下真空干燥老化3~10天处理，取出后粉碎研磨，得到固体粉末；经高温惰性气氛下碳化后用酸或碱除去模板，经过滤、干燥，即得多孔碳材料。

4.根据权利要求2所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述碳材料采用溶胶凝胶法结合模板法和活化法按如下过程制备而成：

将间苯二酚和模板分散于溶剂中，然后添加金属盐或金属氢氧化物继续溶解分散，然后滴加甲醛溶液，30~80℃下搅拌混合均匀直至反应形成凝胶；将凝胶60～100℃下真空干燥老化3~10天处理，取出后粉碎研磨，得到固体粉末；经高温惰性气氛下碳化后用酸或碱除去模板和金属盐或金属氢氧化物，经过滤、干燥，即得多孔碳材料。

5.根据权利要求4所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述金属盐或金属氢氧化物为含Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Pt、Pd、Au、Ir、Ru、Nb、Y、Rh、Cr、Zr、Ce、Ti、Mo、Mn、Zn、W、Sn、La及V的一种或二种以上金属盐或金属氢氧化物；金属盐为金属的硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、醋酸盐、卤化物、二亚硝基二胺盐、乙酰丙酮化物、或大环络合物及卟啉化物、酞箐化物中的一种或二种以上，其中金属盐或金属氢氧化物与间苯二酚的质量百分比范围为1~15%。

6.根据权利要求3或4所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述间苯二酚和溶剂按0.1～8ml溶剂/1g间苯二酚的比例；间苯二酚与甲醛的摩尔比为1:1～5:1，其中模板和间苯二酚的质量百分比范围为5~300%，所述甲醛溶液的质量浓度为30～40%，碳化所使用的气体为N₂或Ar，碳化温度范围在500~1700℃，碳化时间控制在1~10h。

7.根据权利要求3或4所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述模板为SiO₂溶胶、沸石、Al₂O₃、介孔SiO₂、氧化镁、醋酸镁、葡萄糖酸镁、氧化铜、氧化锌、氧化亚铁、三氧化二铁、碳酸钙、碳酸镁、四氧化三铁、二氧化锡、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、三氧化钼、三氧化二钒、氧化钛纳米粉体、金属镍氢氧化物、金属铁氢氧化物、金属镁的氢氧化物、二氧化硅微球、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球中的一种或多种，其中模板粒径尺寸范围在5~8000nm。

8.根据权利要求3或4所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或二种以上。

9.根据权利要求3或4所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述去除模板使用的酸溶液为0.5~3M盐酸、硫酸、硝酸或氢氟酸，碱溶液为0.5~3M氢氧化钠溶液。

10.根据权利要求4所述的多孔碳材料，其特征在于：

所述去除金属盐或金属氢氧化物使用的酸溶液为0.5~3M盐酸、硫酸或硝酸，碱溶液为0.5~3M氢氧化钠溶液。