[發明專利]一種表面功能化碳材料及其制備方法以及應用

有效

• 申請號: 201710853688.1
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107651663B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 傅儒生;沈成緒;夏永高;劉兆平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C01B32/05;H01M4/583;H01M10/0525;H01G11/32;H01G11/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

1.一種表面功能化碳材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A）在保護氣氛條件下，將有機碳源氣體在高溫區域裂解后，再在低溫區域進行沉積，得到化學氣相沉積產物；

B）將所述化學氣相沉積產物進行氧功能化處理，得到表面功能化碳材料；所述氧功能化處理的方法為：

1）將所述化學氣相沉積產物在120~200℃的條件下進行水熱處理4~48小時；

或者，

2）將所述化學氣相沉積產物在120~200℃的條件下進行水蒸氣處理4~48小時；

或者，

3）在空氣氣氛條件下，將所述化學氣相沉積產物恒溫恒濕處理1~60天，溫度為30~100℃、濕度為30~95%；

表面功能化碳材料包括：碳基體以及在所述碳基體表面修飾的含氧功能化基團，所述表面功能化碳材料中氧的質量百分比為10%~40%。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳基體的粒徑為20nm~2μm；所述含氧功能化基團在所述碳基體表面修飾的厚度為10nm~1μm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氧功能化基團選自、或中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟A）中，所述保護氣氛選自氮氣、氬氣或者氮氣和氬氣的混合氣體，所述保護氣氛的氣體流量為5~2000sccm。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機碳源氣體選自C1~C6的烷烴，C2~C6的烯烴和C2~C6的炔烴中的一種或多種，所述有機碳源氣體的流量為5~2000sccm。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述裂解的溫度為800~1100℃；所述沉積的溫度為25~300℃。

7.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負極、隔膜和電解液，所述負極包括權利要求1~6任意一項所述的制備方法制備的表面功能化碳材料。

8.一種鋰離子電容器，其特征在于，包括正極、負極、隔膜和電解液，所述負極包括權利要求1~6任意一項所述的制備方法制備的表面功能化碳材料。