[發明專利]一種利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法及碳材料

在審

• 申請號: 201810409725.4
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108630924A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 史玉琳;譚周亮;魏婷婷;伍亮;郭旭虹;陳龍
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業) 37231
• 代理人: 王希剛

1.一種利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟a：將含有重金屬的工業廢水絮凝沉淀得到的絮體干燥，得到干燥的絮凝淤泥；

將干燥的絮凝淤泥放入管式爐中，利用真空泵抽真空至-0.08至-0.09MPa，然后以80-150mL/min的流量通入氬氣至壓力表讀數為0；打開出口氣閥將安全瓶內氣體趕走后，再調節流量計至20-80mL/min；

步驟b：將真空處理后的絮體放入管式爐中進行熱解，熱解程序為：以5℃/min的升溫速率，以持續通入的30-60mL/min的氬氣作為保護氣，從20℃升溫到800℃，恒溫120-300min；自然降溫至室溫或者以5℃/min從800℃降溫至400℃后再自然降溫至室溫，得到黑色固體粉末；

步驟c：將熱解制得的黑色固體粉末通過球磨機碾磨成120-160目的粉狀；加入到裝有去離子水的攪拌釜中，攪拌8-12h去除碳材料中的無機鹽，其中，去離子水的用量為每1g黑色固體粉末使用300-500mL去離子水稀釋；采用板框抽濾機進行抽濾，反復水洗至濾液pH值為6-8；最后，在50℃-70℃的溫度下，真空干燥8-15h，得到金屬摻雜碳材料。

2.如權利要求1所述的利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述步驟a還可以進一步為：

將含有重金屬的工業廢水絮凝沉淀得到的絮體干燥后，得到干燥的絮凝淤泥；

將干燥的絮凝淤泥放入管式爐中，利用真空泵抽真空至-0.08至-0.09MPa，然后以80-150mL/min的流量通入氬氣至壓力表讀數為0；然后再利用真空泵抽真空至-0.08至-0.09MPa，再以80-150mL/min的流量通入氬氣至壓力表讀數為0，重復三次；第四次將氬氣通入至壓力表讀數為0時，打開出口氣閥將安全瓶內氣體趕走后，再調節流量計至30-60mL/min。

3.如權利要求1或2所述的利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述步驟a中，絮體在80-150℃鼓風干燥40-50h，研磨成100-140目的粉末，再以60-90℃真空干燥5-15h，得到干燥絮凝淤泥。

4.如權利要求1至3任一所述的利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述步驟b的熱解程序還可以進一步為：以5℃/min的升溫速率，以持續通入的30-60mL/min的氬氣作為保護氣，從20℃升溫到300-400℃，恒溫60-90min；再以5℃/min的升溫速率，從300-400℃升溫到800℃，然后恒溫120-240min；最后自然降溫至室溫或者以5℃/min從800℃降溫至400℃后再自然降溫至室溫，得到黑色固體粉末。

5.如權利要求1至4任一所述的利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法，其特征在于，在所述步驟a之前還可以包括以下步驟，步驟d：將含有重金屬的工業廢水的pH值調節為7-10，然后向含有重金屬的工業廢水中加入重金屬捕集劑，靜置一天，去除上層液體，對下層固體進行離心處理，離心的轉速為6000-8000rpm，離心時間為5-10min，得到絮體。

6.如權利要求5所述的利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述步驟d中，所述重金屬捕集劑和所述含有重金屬的工業廢水的質量比為1：50-80。

7.如權利要求1至6任一所述的利用廢棄絮體制備金屬摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述含有重金屬的工業廢水中的重金屬離子為銅離子、鎳離子、鋅離子或鎘離子中至少一種。

8.一種利用權利要求1至7任一所述方法制備得到的金屬摻雜碳材料。

9.一種利用權利要求1至8任一所述方法制備的金屬摻雜碳材料在鋰離子電池領域的應用。