[发明专利]具有石墨化特性的无定型碳材料及其制造方法

权利要求书

1.一种具有石墨化特性的无定型碳材料，其特征在于，它包括无定型碳基体，所述无定型碳基体内分布有石墨化的微晶区域，且所述具有石墨化特性的无定型碳材料内还含有过渡金属元素。

2.根据权利要求1所述的具有石墨化特性的无定型碳材料，其特征在于：所述过渡金属元素包括铁、钴、镍、铜、钪、钛、钒、铬、锰、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、钨、钽、铼、锇、铱中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的具有石墨化特性的无定型碳材料，其特征在于：所述具有石墨化特性的无定型碳材料中过渡金属元素的含量为0.1ppm-20wt%。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的具有石墨化特性的无定型碳材料，其特征在于：所述石墨化的微晶区域的尺寸为1nm-1μm。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的具有石墨化特性的无定型碳材料，其特征在于：所述具有石墨化特性的无定型碳材料的粒径为0.5-100μm。

6.如权利要求1-5中任一项所述具有石墨化特性的无定型碳材料的制造方法，其特征在于，该方法为：取含碳前驱体及过渡金属和/或含有过渡金属元素的化合物的超细粉末在水和/或有机溶剂中均匀混合形成均相分散体系，再于温度为150-300℃的环境中放置至干燥，而后以700-2000℃的高温条件烧制1h以上，其后冷却至室温，获得目标产物。

7.根据权利要求6所述具有石墨化特性的无定型碳材料的制造方法，其特征在于，该方法中是将所述均相分散体系以0.2-2℃/分钟的升温速度升温至150-300℃，而后保温至脱除该均相分散体系中的水和/或有机溶剂。

8.根据权利要求6所述具有石墨化特性的无定型碳材料的制造方法，其特征在于：

该方法中是将均相分散体系经干燥处理后所获干燥后产物于保护性气氛或真空环境中以700-2000℃的高温烧制1h以上，再降温至室温后取出，继而获得目标产物的；

或者，该方法中是将均相分散体系经干燥处理后所获干燥后产物以10-300℃/h的速度升温至700-2000℃，恒温1h以上，再以1-3000℃/h的降温速率降温至室温后取出，继而获得目标产物的。

9.根据权利要求6所述具有石墨化特性的无定型碳材料的制造方法，其特征在于，所述含碳前驱体包括硬碳材料前驱体和/或软碳材料前驱体，所述硬碳材料前驱体至少选自葡萄糖、蔗糖、果糖、纤维素、淀粉、酚醛树脂、聚丙烯晴和环氧树脂中的任意一种，所述软碳材料前驱体至少选自石油、煤、沥青和聚氯乙烯中的任意一种。

10.根据权利要求6所述具有石墨化特性的无定型碳材料的制造方法，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、丙酮和二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上的组合。

11.根据权利要求6-10中任一项所述具有石墨化特性的无定型碳材料的制造方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）配置均相分散体系：将含碳前驱体与过渡金属、过渡金属氧化物和过渡金属盐中的任意一种或两种以上的组合的超细粉末分散于水/或有机溶剂中，形成浓度为0.5-99wt%的均相分散体系；

（2）低温脱水和/或有机溶剂：将上述均相分散体系以0.2-2℃/分钟的升温速度升温至150-300℃，而后保温5h以上，并伴以搅拌，直至脱除该均相分散体系中的水和/或有机溶剂，形成干燥后产物；

（3）高温碳化：

将上述干燥后产物置于保护性气氛或真空环境中以700-2000℃的高温烧制1h～48h，再降温至室温后取出，获得目标产物；

或者，将上述干燥后产物以10-300℃/h的速度升温至700-2000℃，恒温1h～48h，其后以1-3000℃/h的降温速率降温至室温后取出，获得目标产物。

12.根据权利要求11所述具有石墨化特性的无定型碳材料的制造方法，其特征在于，它还包括如下步骤：

（4）粉碎：将步骤（3）所获产物破碎至粒径为0.5-100μm的颗粒。