[發(fā)明專利]二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法

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• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108023086A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 鄧超;張國明;張靖佳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱師范大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/38;H01G11/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

1.二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法具體是按以下步驟進行的：

一、將生物質依次進行表面清理、酸處理和活化處理后，在溫度為60℃～80℃的條件下進行干燥，得到活化后產物；

二、將活化后產物置于真空密閉容器中，然后向真空密閉容器中充入二氧化碳氣體，抽真空，再次充入二氧化碳氣體，重復操作三次，然后在二氧化碳氣氛下保存24h，得到處理后的材料；

三、將處理過的材料在惰性氣體保護下進行碳化處理，得到高孔隙生物質碳；

四、依照待復合鐵基材料的化學式，按各種元素比例稱取對應的制備材料，并稱取相應量的氧化劑和還原劑；將稱取的制備材料、氧化劑和還原劑溶解于水，加入步驟三得到的高孔隙生物質碳，在溫度為80～100℃的條件下蒸干，得到前驅體粉末；所述待復合鐵基材料中鐵元素與氧化劑的摩爾比為1:(0.5～2)；所述氧化劑和還原劑的摩爾比為1:1；

五、將前驅體粉末放入高溫爐中在溫度為600～800℃的條件下煅燒3min～5min，得到具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料。

2.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟一中所述生物質為海帶、棉花、稻米殼或香蕉皮。

3.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟一中所述表面清理是將生物質放入清水中清洗5～10次后浸泡24h～48h。

4.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟一中所述酸處理是采用濃度為0.5mol/L的鹽酸對表面清洗后的生物質進行清洗，并采用蒸餾水洗滌至中性。

5.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟一中所述活化處理是采用濃度為0.5～2mol/L的強堿在溫度為80～150℃的條件下活化處理10h～50h，并采用蒸餾水洗滌至中性；所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

6.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟三中所述惰性氣體為氮氣或氬氣。

7.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟三中所述碳化處理是在溫度為900℃的條件下碳化2h～4h。

8.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟五中所述待復合鐵基材料為LiFePO4、FePO4、Na3.12Fe2.44(P2O7)2或Li2-xFeP2O7。

9.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟五中所述氧化劑為硝酸。

10.根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳催化制備具有多維分級結構的鐵基聚陰離子-高孔隙度生物質碳復合材料的方法，其特征在于步驟五中所述還原劑為酒石酸或檸檬酸。