[發明專利]一種高導電碳材料及其低溫制備方法

有效

• 申請號: 201710020838.0
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN108298516B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李玉良;左自成;劉輝彪;李勇軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/62;H01M4/96;H01G11/44;H01G11/86
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種高導電碳材料及其低溫制備方法。所述低溫制備方法包括如下步驟：富端基炔的前驅體在氣體氣氛或真空環境中進行反應，得到黑色固體粉末，即為所述高導電碳材料；所述富端基炔的前驅體含有至少3個端炔基；所述富端基炔的前驅體具有共軛結構。通過低溫化學合成，利用炔基的高活性特點，將富炔前驅體在非常溫和的條件下得到碳材料，其制備效率大大高于目前碳材料的制備工藝，而且該方法得到的碳材料導電性好，穩定性好，碳材料加工性能更優異。同時，該方法工藝簡單，成本低廉，適用范圍廣，更利于工業化大生產，有利于將碳材料進一步推廣到很多需要在溫和條件操作的應用領域。

技術領域

本發明涉及一種高導電碳材料及其低溫制備方法，屬于碳材料制備領域

背景技術

隨著全球氣候變暖，污染日趨嚴重，不可再生化石能源逐年減少，更加清潔的電化學能源受到了廣泛關注，包括燃料電池、鋰離子電池、超級電容器、微生物燃料電池等。眾所周知，以上電化學能源無一例外需要大量的高導電高穩定的碳材料。但是目前市面上更多的是碳黑、活性炭、石墨、碳納米管、石墨烯等，這些碳材料部分在商業化的應用中取得成功(碳黑、活性炭、石墨)，部分在基礎研究中取得顯著效果(碳管、石墨烯)。可是，這些材料均是在高于800℃得到，這些材料在電化學能源應用時均不能很好的滿足各能源體系急需的特性。比如鋰離子電池電極材料需要的低溫碳包覆技術實現高能量密度正極材料的碳包覆來提升電池的循環、安全和快充性能；比如燃料電池陰極和陽極需要的高比表面、高導電性、對催化劑具有很高的附著力，同時需要對氣體和液體有高效的傳輸。這些應用都是對傳統的碳材料生產方式提出了嚴峻的挑戰。再者，更高效、更廉價的電化學能源設備對于清潔能源的進一步推廣起到了至關重要的作用。更為高效的制備高性能碳材料技術的出現，將顯著推動以上電化學能源的性能提升，以滿足大眾的需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種高導電碳材料及其低溫制備方法，本發明方法能夠快速高效的得到高導電高穩定的碳材料。

本發明所提供的高導電碳材料的制備方法，包括如下步驟：

富端基炔的前驅體在氣體氣氛或真空環境中進行反應，得到黑色固體粉末，即為所述高導電碳材料。

上述的制備方法中，所述富端基炔的前驅體含有至少3個端炔基；

所述富端基炔的前驅體具有共軛結構。

上述的制備方法中，所述富端基炔的前驅體為化合物1-化合物12中至少一種：

上述的制備方法中，所述氣體氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氛、氦氣氣氛、氨氣氣氛、氫氣氣氛、空氣氣氛和氧氣氣氛中至少一種。

上述的制備方法中，所述反應在加壓、微波、紅外、超聲、光照和加熱中至少一種條件下進行。

上述的制備方法中，所述反應的溫度可為30℃～1500℃，具體可為150℃～300℃、150℃、200℃或300℃。

上述的制備方法中，所述反應的時間可為1秒～80小時，具體可為10分鐘～8小時、10分鐘、1h、6h或8h。

上述方法制備得到的高導電碳材料也屬于本發明的保護范圍，呈粉末狀，其碳含量高，導電性能好，結構穩定。

本發明具有如下有益效果：

通過低溫化學合成，利用炔基的高活性特點，將富炔前驅體在非常溫和的條件下得到碳材料，其制備效率大大高于目前碳材料的制備工藝，而且該方法得到的碳材料導電性好，穩定性好，碳材料加工性能更優異。同時，該方法工藝簡單，成本低廉，適用范圍廣，更利于工業化大生產，有利于將碳材料進一步推廣到很多需要在溫和條件操作的應用領域。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的帶狀碳材料的掃描電鏡圖。