[發明專利]碳材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201780034830.8
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN109311674B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 田路和幸;佐藤義倫;橫山幸司;平野一孝;佐藤良憲
• 申請（專利權）人: 國立大學法人東北大學;斯泰拉化工公司
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;C01B32/159;H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 龔敏;王剛

1.一種碳材料，其在構成由炭黑、單層碳納米管或多層碳納米管構成的碳材料的碳骨架中的碳原子的一部分上僅導入有氮原子、硼原子和磷原子，或者，

在構成由炭黑、單層碳納米管或多層碳納米管構成的碳材料的碳骨架中的碳原子的一部分上僅導入有氮原子、硼原子和磷原子，且在所述碳材料的表面鍵合有氨基，

進一步在所述碳材料的表面通過碳-氟鍵存在氟基，

所述硼原子和磷原子取代了與所述氟基鍵合的碳原子的至少一部分。

2.根據權利要求1所述的碳材料，其中，

導入所述硼原子和磷原子之前的所述碳材料是具備由碳原子構成的碳骨架、且該碳骨架中的碳原子的一部分被氮原子置換的含氮的碳材料。

3.根據權利要求2所述的碳材料，其中，

所述氮原子是選自由吡啶型、吡咯型、石墨型、氧化型及它們的組合構成的組中的至少1種。

4.根據權利要求1所述的碳材料，其中，

導入所述硼原子和磷原子之前的所述碳材料是在其表面鍵合有氨基的含氮的碳材料。

5.根據權利要求4所述的碳材料，其中，

所述氨基是選自由無取代氨基、一取代氨基及二取代氨基構成的組中的至少1種。

6.一種碳材料的制造方法，其在構成碳材料的碳原子的一部分上導入硼原子和/或磷原子，其中，包含以下工序：

使含有含氟氣體的氟化處理氣體與所述碳材料接觸，將該碳材料的表面進行氟化處理，在所述碳材料的表面利用碳-氟鍵導入氟基的工序；

對于所述氟化處理后的碳材料，使含有含硼氣體的硼化處理氣體與其接觸而進行硼化處理，和/或使含有含磷氣體的磷化處理氣體與其接觸而進行磷化處理的工序；

所述硼化處理中，將所述氟基鍵合的碳原子的至少一部分取代為所述硼原子，

所述磷化處理中，將所述氟基鍵合的碳原子的至少一部分取代為所述磷原子，

作為進行所述氟化處理之前的所述碳材料，使用具備由碳原子構成的碳骨架、且該碳骨架中的碳原子的一部分被氮原子置換而成的含氮的炭黑、單層碳納米管或多層碳納米管，或者，在表面鍵合有氨基的含氮的炭黑、單層碳納米管或多層碳納米管。

7.根據權利要求6所述的碳材料的制造方法，其中，

重復進行所述氟化處理的工序、以及所述硼化處理和/或磷化處理的工序。

8.根據權利要求6所述的碳材料的制造方法，其中，

所述氮原子是選自由吡啶型、吡咯型、石墨型、氧化型及它們的組合構成的組中的至少1種。

9.根據權利要求6所述的碳材料的制造方法，其中，

所述氨基是選自由無取代氨基、一取代氨基及二取代氨基構成的組中的至少1種。

10.根據權利要求6所述的碳材料的制造方法，其中，

所述氟化處理是使用相對于總體積含有0.01vol％～100vol％的含氟氣體的氣體作為所述氟化處理氣體，在處理時間1秒～24小時、處理溫度0℃～600℃的條件下進行。

11.根據權利要求6所述的碳材料的制造方法，其中，

所述硼化處理是使用相對于總體積含有0.01vol％～100vol％的含硼氣體的氣體作為所述硼化處理氣體，在處理時間1秒～24小時、處理溫度1500℃以下的條件下進行。

12.根據權利要求6所述的碳材料的制造方法，其中，

所述磷化處理是使用相對于總體積含有0.01vol％～100vol％的含磷氣體的氣體作為所述磷化處理氣體，在處理時間1秒～24小時、處理溫度1500℃以下的條件下進行。

13.根據權利要求6所述的碳材料的制造方法，其中，

不包含用于除去在所述硼化處理和/或磷化處理后的碳材料的表面通過碳-氟鍵存在的氟原子的工序。