[发明专利]一种空气中制备裂解碳的方法及应用

说明书

本发明公开了一种空气氛围制备裂解碳的方法及应用。所述方法为：碳前驱体与NaCl采用混合均匀；将混合物压成片，然后在外面包覆NaCl后，再次压成片，冷等静压并保压，然后加热；用去离子水进行洗涤后，真空干燥，得到碳前驱体衍生的裂解碳。将所述裂解碳与super P、PVDF与溶剂配置成浆料，将浆料涂覆在铜箔上，彻底干燥之后裁成极片，与锂片组装成电池。本发明能够在空气氛围下制备裂解碳，解决了空气中无法制备裂解碳的难题，该方法适用的碳前驱体广泛，另外制备的裂解碳作为锂离子电池的负极材料，表现出优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种空气中制备裂解碳的方法及应用，属于碳材料制备及锂离子电池负极材料技术领域。

背景技术

在各种材料中，碳材料是研究最广泛的材料之一。碳材料的种类有很多，按照维度，可以分为零维碳量子点、一维碳纳米管和二维石墨烯；按照能否石墨化，可以分成硬碳和软碳；按照组成，有各种杂原子(N、O、S、B和F等)掺杂的碳。即使是同一种碳材料，结构不同，也可以分成很多类，例如碳纳米管可以分为单壁和多壁、手性和非手性、半导体和导体碳纳米管等。正是因为碳材料的结构和组成多样，因而其具有丰富的性能。目前碳材料正被广泛用于能源、催化和生物等领域，已经成为最重要的材料之一。

裂解碳也是碳材料中的一种，被广泛应用于能源及催化等领域。裂解碳主要是由含碳的有机物在高温下裂解来制备，裂解反应几乎都需要在惰性气氛下才能进行，目前还没有相关的研究能够实现在非惰性气氛下制备裂解碳。由于在400-500℃时，碳会被氧化成二氧化碳，另外含碳有机物在裂解的时候，还会释放水蒸气、二氧化碳等气体，因此在空气中制备碳材料是很有挑战性的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有空气中较难制备碳材料的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空气氛围制备裂解碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：碳前驱体与NaCl采用混合均匀；

步骤2)：将步骤1)所得混合物压成片，然后在外面包覆溴化钾后，再次压成片；

步骤3)：将步骤2)所得的片冷等静压并保压，然后加热；

步骤4)：将步骤3)所得的片用去离子水进行洗涤后，真空干燥，得到碳前驱体衍生的裂解碳。

优选地，所述步骤1)中碳前驱体为含碳小分子、含碳高分子、含碳生物质或含碳金属有机框架材料。

优选地，所述步骤1)中混合采用研磨或球磨。

优选地，所述步骤2)中压片的压力为4MPa。

优选地，所述步骤3)中冷等静压的压力为200MPa，保压的时间为0.5小时。

优选地，所述步骤3)中加热具体为：升温至700℃后，保温2小时。

本发明还提供了上述空气氛围制备裂解碳的方法制得的裂解碳的应用，其特征在于，将所述裂解碳与super P、PVDF与溶剂配置成浆料，将浆料涂覆在铜箔上，彻底干燥之后裁成极片，与锂片组装成电池。

优选地，所述裂解碳与super P、PVDF的质量比为8：1：1。

优选地，所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮。

本发明能够在空气氛围下制备裂解碳，解决了空气中无法制备裂解碳的难题，该方法适用的碳前驱体广泛，另外制备的裂解碳作为锂离子电池的负极材料，表现出优异的电化学性能。

附图说明

图1为空气中制备裂解碳的示意图；

图2为各种碳前驱体衍生的裂解碳的照片及产量-产率图；

图3为各种碳前驱体衍生的裂解碳的电子显微镜图；