[发明专利]一种含硫碳材料的制备方法及其制备的含硫碳材料

权利要求书

1.一种含硫碳材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括使用硫酸盐、亚硫酸盐或其煅烧产物作为模板剂通过气相化学沉积法或液相浸渍法与碳源反应制备得到含硫碳材料，优选所述碳材料为石墨烯或多孔碳。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备得到的含硫碳材料含硫量为质量百分比0.1%-30%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸盐包括硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰、硫酸铝、硫酸锌、硫酸钛、硫酸镁、碱式硫酸镁、硫酸铜、碱式硫酸铜、硫酸铅、碱式硫酸铅、硫酸钙、硫酸钾、硫酸氨、硫酸氢铵、硫酸二氢铵之中的一种或者两种以上的混合物；亚硫酸盐包括亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸钙中的一种或者两种以上的混合物。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述气相化学沉积法选用甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、液化石油气和一氧化碳之中的一种或者两种以上的混合物作为碳源气体；选用氮气、氩气、氨气和氦气中的一种或者两种以上的混合物作为载气；优选载气与碳源气体摩尔比为0.1-10:1，更优选为0.5-2:1。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述气相化学沉积法包括如下步骤：

1）向反应器中通入载气同时使反应器升温至反应温度，将模板剂加至反应器中，然后通入碳源气体，进行反应；优选载气与碳源气体气速为0.001-1m/s；优选反应时间为5-200分钟；优选反应温度为300-1000℃，更优选反应温度为350-900℃；优选反应压力为0.1-0.15Mpa；

2）待反应器自然冷却到室温，取出反应产物；

3）酸洗纯化，再水洗至中性，干燥后得到含硫碳材料；优选所述碳材料为石墨烯。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述液相浸渍法中的溶剂选自水、乙醇、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、苯、甲苯、对二甲苯和间二甲苯之中的一种或者两种以上的混合物，优选为水或甲苯；作为碳源的溶质选自蔗糖、减压渣油、沥青、蜡油、催化裂化产品中高于500℃馏分的油浆和煤焦油之中的一种或者两种以上的混合物；载气选自氮气、氩气、氦气、氨气之中的一种或者两种以上的混合物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液相浸渍法包括如下步骤：

1）将模板剂浸渍在溶剂和溶质配制的溶液中，搅拌均匀得到混合液；优选所述溶剂和溶质配制的溶液中溶质浓度为0.01-10g/mL；

2）将此混合液进行烘干处理，得到烘干的模板剂；

3）将步骤2）获得的烘干的模板剂放入反应器中，通入载气同时使反应器升温进行反应，优选温度为300-1000℃，更优选为400-900℃；优选反应时间为5-600分钟；优选反应压力0.1-0.5Mpa；

4）待反应器自然冷却到室温，取出反应产物；

5）酸洗纯化，再水洗至中性，干燥后得到含硫碳材料为多孔碳。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法先将硫酸盐、亚硫酸盐或其煅烧产物制备晶须，再将硫酸盐、亚硫酸盐或其煅烧产物的晶须作为模板剂通过气相化学沉积法或液相浸渍法制备得到含硫碳材料。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述晶须的长度为5-200μm，晶须的宽度为0.1-1μm，晶须的长径比在10-550。

10.权利要求1-9任意一项所述方法制备的含硫碳材料；优选其比表面积为100-2200m²/g，含硫量为0.1%-30%；所述碳材料为石墨烯或多孔碳。