[发明专利]一种Pb原子簇/有序介孔碳复合材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种Pb原子簇/有序介孔碳材料，以有序介孔碳为载体，Pb以10-5000个(优选20-2000，更优选20-500)Pb原子聚集成的Pb原子簇形式负载有序介孔碳上，材料中Pb的质量含量0.005-1％，更优选0.01-0.5％。

2.一种权利要求1所述Pb原子簇/有序介孔碳材料的制备方法，其特征在于：以有序介孔碳为载体，采用PVD方法将Pb原子沉积到有序介孔碳的外表面和孔道中而制得。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：有序介孔碳的制备过程如下，

称取碳源和硫酸溶液，其中H₂SO₄溶液质量浓度为94-98％溶解于水中，其中碳源的质量与硫酸溶液质量之和与水的质量之比为(0.1-10)：3，优选(0.3-2)：3，随后称取模板剂(模板剂为：F127、P123、SBA15等中的一种或二种以上，优选SBA-15)加入到溶液中；其中，碳源、硫酸溶液、模板剂的质量分数比为：1-200：0.1-20：1-150(优选10-30：1-5：10-20)，将混合物进行第一阶段烘干，然后将温度升高进行第二阶段烘干，随后产物转移至气氛环境中碳化烧结；将得到的产物浸泡于氢氟酸稀溶液中以去除模板剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所制备的有序介孔碳，比表面积为800m²/g-2800m²/g；平均孔径为0.5nm-5μm；

所述烘干温度第一阶段为60-120℃，烘干时间为0.5-24小时，烘干的第二阶段为200-300℃，烘干时间为0.5-24小时。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述碳化烧结过程的温度为800-1200℃，碳化时间为0.5-24小时，优选4-6小时；烧结所用气氛环境为氮气和/或惰性气氛(如氦气、氖气、氩气中的一种)中的一种或二种以上；

其中模板剂总质量与氢氟酸水溶液总质量之比为：20-80：100-500，氢氟酸水溶液浓度为0.1-20％，优选2-8％；碳源为蔗糖、葡萄糖、木糖醇、多巴胺等中的一种或一种以上。

6.根据权利要求2的制备方法，其特征在于：所述PVD法(物理气相沉积法)过程为，

将稀硝酸(质量浓度0.1％-15％)清洗后的铅箔基片，基片质量与碳材料质量比为(0.1-10)：1(优选(0.1-5)：1)放入磁控溅射镀膜机中，抽真空；待镀膜室真空度低于1.0×10^-3Pa时开启基片加热电源，升温至100-350℃(优选180-240℃)；开启离子源，对基片表面进行离子清洗，时长1-500min(优选1-30min)；离子清洗结束后，开启溅射电源，开始在所制备的有序介孔碳上沉积Pb元素，沉积时间为1-500min(优选1-60min)。

7.一种权利要求1所述铅碳电池电极在铅碳电池中的应用，该电极应用于铅碳电池负极。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：铅碳电池为内混型铅碳电池、内并型铅碳电池或全碳负极型铅碳电池。