[发明专利]一种氧化剂氧化还原制备石墨化分级多孔碳材料的方法

权利要求书

1.氧化剂氧化还原制备石墨化分级多孔碳材料的方法和应用，该方法包括：将原料前驱体粉碎成粉末，过40目筛，水洗粉末、过滤2~4次后，置于70~100 ℃干燥12~24 h，按照前驱体干基与氧化剂质量比(g/g)为0.5:1.0~10:1.0，优选0.75~5.0:1.0，更优选1.0~3.0:1.0，最优选1.25~2.0:1.0配料，称取定量的前驱体和氧化剂，粉碎混合均匀，得到前驱体氧化剂混合物，按照氧化剂与水的质量:体积比(g/ml)为0.01:1.0~1.0:1.0，优选0.015:1.0~0.5:1.0，更优选0.02:1.0~0.2:1.0，最优选0.03:1.0~0.1:1.0，称取确定体积的水与前驱体氧化剂混合均匀，于70~100 ℃煮沸蒸发干燥，得到前驱体氧化剂干基混合物，再经惰性气氛保护下同步碳化活化，盐酸和水洗涤，干燥，即得石墨化分级多孔碳材料。

2.根据权利要求1所述方法，其中前驱体氧化剂干基混合物的碳化活化过程中，控制温度范围为400~1000 ℃，优选500~800 ℃，更优选550~750 ℃，最优选550~700 ℃，控制时间为0.5~8.0 h，优选1.0~6.0 h，更优选2.0~5.0 h，最优选2.5~4.0 h，惰性气体流速100~300ml/min，惰性气氛高温炉自然降至室温。

3.根据权利要求1所述方法，其中碳化产物洗涤是将碳化产物置于过量的1.0~6.0 M盐酸溶液中，50~80 ℃浸渍2.0~5.0 h，过滤，去离子水反复洗涤，直至pH=6.0~7.0，并检测无Cl^-1离子，于70~100 ℃干燥。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述的原料前驱体包括栓皮栎软木、果木、松木、豆根、丝瓜络、柳絮、木棉纤维、棉花纤维、杨絮、柳絮、苎麻纤维、剑麻纤维、菌丝纤维、大麻杆、亚麻杆、焦麻杆、玉米芯、玉米秸秆、小麦秸秆、稻秆、稻壳、花生壳、甘蔗渣、甘蔗皮、柚子皮、银耳、黑木耳、大豆、椰壳、核桃壳。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述的氧化剂包括高锰酸钾、高锰酸铵、高锰酸钠、高锰酸锂、高锰酸钙、高锰酸钡、高锰酸锌、高锰酸镁、高锰酸镉、高锰酸铷、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸钠中的一种或两种以上的氧化剂。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述的石墨化的分级多孔碳材料，具有石墨化结构和孔径小于2 nm的微孔、5 nm~50 nm中孔和50 nm~80 nm大孔组合的分级多孔特征。

7.根据权利要求6所述的特征，石墨化分级多孔碳材料的应用包括：石墨化分级多孔碳制作超级电容器和离子电池的电极，与电解液组装超级电容器和离子电池。

8.根据权利要求7所述的应用，其中所述的电解液包括：KOH、Na₂SO₄、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIm]BF₄)、H₂SO₄、双吡咯烷螺环季铵盐(SBP BF₄)。