[發(fā)明專(zhuān)利]一種改性碳基材料及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011258624.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112374483A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雄偉;張磊;凌葦;熊利斌;王恩多
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江西省釩電新能源有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/05
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/05;H01M4/96;H01M8/18
• 代理公司: 北京棋拾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11863
• 代理人: 楊雪婷

1.一種改性碳基材料，其特征在于，包括碳基材料和原位生長(zhǎng)在所述碳基材料上的N摻雜碳?xì)饽z，所述N摻雜碳?xì)饽z呈苔蘚狀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性碳基材料，其特征在于，孔隙率為5.5～7.0mL g-1，比表面積為0.2～0.45m2 g-1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性碳基材料，其特征在于，所述碳基材料選自碳?xì)帧⑻疾肌⑻技垺⑹珰种械闹辽僖环N。

4.一種改性碳基材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將碳基材料分散在聚合物單體分散液中，得到混合體系；

(2)將交聯(lián)劑、引發(fā)劑添加到步驟(1)得到的混合體系中進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，真空冷凍干燥，得到材料前體；

(3)對(duì)步驟(2)得到的材料前體進(jìn)行煅燒，得到改性碳基材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述聚合物單體選自N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、乙二醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中的至少兩種；

優(yōu)選地，所述聚合物單體為N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺的混合物；

優(yōu)選地，所述N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.9～5：0.05；

優(yōu)選地，步驟(1)所述聚合物單體分散液中溶劑為水、乙醇、丙酮中的至少一種；

優(yōu)選地，步驟(2)中所述交聯(lián)劑為N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺、植酸中的至少一種；

優(yōu)選地，步驟(2)中所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鹽；

優(yōu)選地，所述過(guò)硫酸鹽選自過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述聚合物單體分散液中聚合物單體的質(zhì)量濃度為0.1～50％；

優(yōu)選地，步驟(1)中所述碳基材料與聚合物單體的質(zhì)量比為1：100～100：1，其中，聚合物單體的質(zhì)量均以聚合物單體總質(zhì)量計(jì)；

優(yōu)選地，所述聚合物單體與交聯(lián)劑的摩爾比為0.01～700：1；

優(yōu)選地，所述引發(fā)劑與所述交聯(lián)劑的質(zhì)量比為1：0.5～200。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述分散的具體條件包括：

分散溫度為0～100℃；

分散時(shí)間為1～5h。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述凝膠化反應(yīng)的具體條件包括：

反應(yīng)溫度為30～100℃；

反應(yīng)時(shí)間為0.5h～24h；

優(yōu)選地，步驟(2)所述真空冷凍干燥的具體條件包括：

干燥溫度為-40℃～0℃；

干燥時(shí)間為1～24h；

優(yōu)選地，步驟(3)所述煅燒的具體條件包括：

煅燒溫度為600～1000℃；

煅燒時(shí)間為1～24h；

優(yōu)選地，煅燒升溫速率為1～10℃/min。

9.權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的改性碳基材料、權(quán)利要求4～8任一項(xiàng)所述的制備方法制備的改性碳基材料中的至少一種作為電極材料在液流電池中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述液流電池為全釩液流電池。