[發明專利]一種高導電碳材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711386613.3
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN109941983B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 李玉良;左自成;商虹;汪帆;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;C01B32/15
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明公開了一種碳材料及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：將至少含有三個炔基的化合物和催化劑加入到溶劑中，在一定的溫度下進行反應并得到所述碳材料。本發明利用炔基的高活性特點，將至少含有三個炔基的化合物在非常溫和的條件下得到碳材料，其制備效率大大優于目前高溫碳材料的制備工藝，而且該方法得到的碳材料的微觀形貌控制容易，分子結構可設計，可根據實際應用需求對碳材料結構進行充分調控，所得碳材料導電性好，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

本發明屬于碳材料制備領域，具體涉及一種高導電碳材料及其制備方法。

背景技術

碳材料在現代社會中起到了越來越重要的作用，碳材料的發展為各行業提供了重要的發展契機。近年來，全球面臨著氣候逐漸變暖，污染日趨嚴重，以及不可再生化石能源逐年減少的挑戰，世界各國對于更加清潔的能源的呼聲越來越高，其中包括燃料電池，鋰離子電池，超級電容器，太陽能電池，微生物燃料電池等成為了近年來科學和產業化重點發展項目。眾所周知，以上清潔能源無一例外都離不開性能優異的碳材料，尤其是希望能夠在更溫和體系下制備得到高性能碳材料。

目前商業化的碳材料包括碳黑、活性炭、石墨、碳納米管、石墨烯等，這些材料部分在商業化的應用中取得成功(例如碳黑，活性炭，石墨等)，部分在基礎研究中取得顯著效果(例如碳納米管，石墨烯等)。然而，這些材料均是在極高的溫度下(高于800℃)生產，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。比如目前的碳材料還無法實現一些有潛力的高能量密度電池電極材料需要的低溫碳包覆技術，以實現通過所述電極材料的碳包覆來提升該電極材料的循環、安全和快充性能；再如目前的碳材料還不具備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等性能；再如光催化劑需要一定的半導體性質的載體，增加催化劑與載體的作用力，以及進一步優化催化劑光催化性能，而目前的碳材料還不能作為這樣的載體使用。

如上所述的諸多應用都對傳統的碳材料生產方式以及碳材料的性質提出了嚴峻的挑戰。因而需要開發更為高效的制備高性能碳材料的方法，可以調節碳材料的微觀結構和分子結構形態，將為顯著推動以上清潔能源性能提升起到重要作用。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種碳材料制備方法，用該方法能夠制備得到具有各種微觀形貌的高導電碳材料。

本發明提供如下技術方案：

一種碳材料制備方法，所述方法包括以下步驟：將至少含有三個炔基的化合物和催化劑加入到溶劑中，在一定的溫度下進行反應并得到所述碳材料。

根據本發明，所述至少含有三個炔基的化合物選自含有三個炔基的化合物、含有四個炔基的化合物、含有五個炔基的化合物或含有六個炔基的化合物中的一種或多種組合。

根據本發明，至少含有三個炔基的化合物中的炔基均為端炔基。

優選地，所述至少含有三個炔基的化合物選自如下所述的化合物中的一種或者多種組合：

根據本發明，所述溶劑為水、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、吡啶、四氫呋喃、甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、叔丁醇、1-甲基-2-吡咯烷酮、苯、二氯乙烷、四氯化碳、四氯甲烷、三乙胺、乙二胺、環己烷、正己烷、環己酮、甲苯環己酮、丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮、石油醚、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、甲酯、1,4–丁丙酯、碳酸二甲酯、乙二醇單丁醚、乙腈、丙腈、氯苯、二硫化碳、N,N-二乙基-1,3-丙二胺、1,3-丙二胺、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、六磷胺、三乙烯四胺、六次甲基四胺、三聚氰胺、二丙烯三胺、四甲基乙二胺、二氯苯、乙醚等中的一種或者多種混合溶劑。