[發明專利]一種纖維素基的SiO2

在審

• 申請號: 202011604494.6
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112723336A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 藺華林;李夢琰;王云云;王愛民;李欣;袁銘霞;陳哲;嚴春陽
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B33/12;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/34;H01G11/44
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 李新新

本發明涉及一種纖維素基的SiO₂?C復合材料及其制備與應用，所述制備方法具體包括以下步驟：(1)取纖維素和苯酚加入到酸液中進行液化，得到液化液；(2)將步驟(1)得到的液化液調節ph至堿性后加入SiO₂，水浴進行加熱反應得到前驅體；(3)將步驟(2)得到的前驅體抽濾洗滌后進行干燥，再經預碳化處理，得到粗產物；(4)將步驟(3)得到的粗產物和堿液混合均勻，干燥后繼續煅燒處理，再經后處理過程，即得到目的產物SiO₂?C復合材料。與現有技術相比，本發明制得的復合材料具有形貌優良的孔結構和Si活性基團，改善了復合材料的電容、循環穩定性和導電性，進一步提高了纖維素基的SiO₂?C復合材料的電容量，大幅增強了該復合材料的儲電能力。

技術領域

本發明屬于超級電容器電極材料制備領域，具體涉及一種纖維素基的SiO₂-C復合材料及其制備與應用。

背景技術

能源危機的日益加劇促使新能源的研究以及應用。超級電容器作為一種新型的儲能裝置，由于其具有高能量密度和高電容能力，在解決能源和環境問題的便攜式設備中得到廣泛應用。因此，可用于制備超級電容器電極材料的碳材料和金屬納米材料受到了廣泛關注，如何高效且可控地制備具有規整形貌及孔結構的碳材料和金屬納米材料成為研究的熱點。形貌及孔結構可控的碳材料可以針對水處理、氣體吸附與分離、催化劑載體、能量儲存等領域進行特定有效利用。

生物質，作為一種成本低、來源廣泛且可再生的資源，常常被研究者們當做合成多孔碳材料的碳源。然而，碳材料中復雜的堆積規律和各向異性六角碳層的非取向結構往往阻礙了電子轉移的效率，這導致采用碳材料制成的超級電容器的導電性較差，因此需要對碳材料進行改進摻雜。考慮到生物質的復雜性，傳統技術難以控制生物質基碳材料的形貌結構，因此，若能探索出一種應用于適用于超級電容器的SiO₂-C復合材料的方法，將有極大實用意義。

發明內容

本發明的目的就是提供一種纖維素基的SiO₂-C復合材料及其制備與應用，形貌優良的孔結構和Si活性基團改善了復合材料的電容、循環穩定性和導電性，進一步提高了纖維素基的SiO₂-C復合材料的電容量，大幅增強了該復合材料的儲電能力。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種纖維素基的SiO₂-C復合材料的制備方法，所述制備方法具體包括以下步驟：

(1)取纖維素和苯酚加入到酸液中進行液化，最后得到液化液，此處的液化是指利用酸液將纖維素從固態轉化成液態，苯酚在木材的液化反應中有阻聚劑的作用；

(2)將步驟(1)得到的液化液調節ph至堿性后加入SiO₂，水浴進行加熱反應得到前驅體；

(3)將步驟(2)得到的前驅體抽濾洗滌后進行干燥，再經預碳化處理，得到粗產物；

(4)將步驟(3)得到的粗產物和堿液混合均勻，干燥后繼續煅燒處理，再經后處理即得到目的產物SiO₂-C復合材料。

步驟(1)中，纖維素呈粉末狀。

步驟(1)中，酸液由硫酸和磷酸組成，硫酸和磷酸的體積比為1:2。

步驟(1)中，纖維素和苯酚的質量體積比為10g:30ml。

步驟(1)中，液化過程使用油浴磁力攪拌加熱，液化的溫度為150-180℃，液化的時間為1-3h。

步驟(2)中，采用氫氧化鈉溶液調節ph至9-14，水浴加熱的溫度為60-80℃，優選為70℃，反應的時間為2.5-3.5h，優選為3h。