[发明专利]制作硬碳材料的方法

权利要求书

1.一种由含呋喃环的化合物生产非无定形硬碳的方法，所述方法包括：

a. 将酸性催化剂与含有呋喃环的液态化合物混合以形成混合物，其中，所述呋喃环的化合物包含具有4个碳原子和1个氧原子的5元环；

b. 将所述混合物在室温下浸泡，再在25ºC至200ºC之间加热所述混合物以形成块状固体聚合物；以及

c. 在惰性气氛下将所述固体聚合物在200ºC至800ºC之间加热以使其碳化，从而获得非无定形硬碳，其中，所述非无定形硬碳具有如由X射线衍射技术测量的大于3.6埃的d₀₀₂间距，以及由所述固体聚合物的加热速率控制在2至200 m²/gm之间的比表面积。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含呋喃环的化合物为糠醇、糠醛、5-羟甲基糠醛、5-甲基糠醛和聚糠醇中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸性催化剂为pKa值等于或大于草酸的pKa值的有机酸中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

d. 另外在惰性气氛下在1000ºC至1100ºC之间煅烧。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，碳化进行2小时至24小时，并且升温速率小于5 ºC/min，以产生具有大于1 gm/cc的密度的非无定形硬碳。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非无定形硬碳用于构造用于锂离子电池、钠离子电池、钠离子电容器和锂离子电容器的电极，其中，所述锂离子电池、钠离子电池、钠离子电容器和锂离子电容器以C/10至100C的速率充电和放电。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含呋喃环的化合物为乙酰基呋喃，所述酸性催化剂为二氯二甲基硅烷和四氯硅烷中的至少一种，并且当使用785 nm激光源测量时，所产生的非无定形硬碳在其拉曼光谱中具有在1300/cm至1360/cm之间的'D'谱带峰。

8.一种由含呋喃环的化合物生产含硅的非无定形硬碳的方法，其中，如由X射线衍射技术测量的，所述呋喃环是具有4个碳原子和1个氧原子的5元环，其中，步骤包括：

a. 将所述含呋喃环的化合物与不溶性含硅材料和酸性催化剂混合以形成混合物；

b. 将所述混合物在室温下浸泡，再将所述混合物从室温加热到200ºC以形成块状固体聚合物；以及

c. 在惰性气氛下将所述固体聚合物在200ºC至800ºC之间加热，以碳化所述固体聚合物并制成含硅的硬碳材料，其中，所述硬碳具有如由X射线衍射技术测量的大于3.6埃的d₀₀₂间距，以及由所述固体聚合物的加热速率控制在2至200 m²/gm之间的比表面积。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述含呋喃环的化合物是糠醇、糠醛、5-羟甲基糠醛、5-甲基糠醛、2-乙酰基呋喃和聚糠醇中的至少一种。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述酸性催化剂是pKa值大于或等于草酸的pKa值的有机酸中的至少一种。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述不溶性含硅材料是金属硅粉和铝硅酸盐中的至少一种，其中，所述铝硅酸盐是埃洛石。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述含硅的非无定形硬碳用于构造用于能量储存装置的电极。