[發明專利]一種氮、硫摻雜的分級大孔/介孔石墨烯及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202210627218.4
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115010118A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 陽曉宇;盧毅;馮晨明
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/194;H01M4/583;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

1.一種氮、硫摻雜的分級大孔/介孔石墨烯，其特征在于，整體呈石墨烯片堆積成的蜂窩狀三維結構，在石墨烯片上分布有大孔和/或介孔；所述蜂窩狀三維結構上的大孔孔徑尺寸為0.5-5微米；石墨烯片上分布的大孔尺寸為50-100納米，介孔尺寸為2-50納米。

2.根據權利要求1所述的一種氮、硫摻雜的分級大孔/介孔石墨烯，其特征在于，所述分級大孔/介孔石墨烯的比表面積為120-400m² g^-1；所述分級大孔/介孔石墨烯中氮元素摻雜原子含量為12-25%，硫元素摻雜原子含量為0.4-1.5%。

3.一種氮、硫摻雜的分級大孔/介孔石墨烯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將瀝青與液態芳烴混合后超聲分散，然后加入氮源和堿金屬鹽研磨均勻并干燥；所述堿金屬鹽的熔融溫度在600-1000℃；

2）取步驟1）所得產物在空氣氣氛下煅燒處理，之后在保護氣氛下煅燒處理，洗滌、干燥后，得到氮、硫摻雜的分級大孔/介孔石墨烯。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中，瀝青質量和液態芳烴體積之間的比例關系為1g：（10-30）mL；瀝青與堿金屬鹽的質量比在1:10~1:100之間；氮源與瀝青質量比在1:10-1:1之間。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，瀝青選自石油瀝青、煤焦油瀝青、中間相瀝青中的一種或者多種混合；所述氮源為三聚氰胺、尿素、硫脲、聚苯胺、苯二胺、多巴胺中的一種或幾種；液體芳烴為單環芳烴、雙環芳烴中一種或多種的混合物。

6.根據權利要求5所述的制備方法，所述單環芳烴選自烷基苯、四氫萘、茚滿中的一種或幾種的混合；所述雙環芳烴選自萘類、苊類、苊烯類中的一種或幾種的混合。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，液體芳烴為石油催化裂解產生的副產物重芳烴混合物，成分包括：單環芳烴烷基苯、四氫萘、茚滿、茚類，雙環芳烴萘類、苊類、苊烯類以及少量三環芳烴。

8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于堿金屬鹽選自氯化鈉以及氯化鉀、碳酸鉀、氯化鋰中的一種或多種；其中氯化鈉質量分數在50-100%之間。

9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2）中，在大氣氣氛下，煅燒溫度為300-400℃，煅燒時間為2-6小時；在保護氣氛下，煅燒溫度為700-1100℃，處理時間為2-8小時。

10.權利要求1所述的分級大孔/介孔石墨烯作為鋰離子電池和/或鈉離子電池負極材料的應用。