[发明专利]一种碗形碳材料、其制备及点线面三相复合导电浆料

说明书

技术领域

本发明涉及一种碗形碳材料、其制备及点线面三相复合导电浆料，属于碳材料技术领域。

背景技术

多巴胺是一种高含碳的生物分子，其广泛存在生物的贝壳表层中，是人类可持续(可再生)获得的碳源材料。多巴胺会在一定的pH条件下聚合成聚多巴胺球，将聚多巴胺球经过碳化处理后即可以得到聚多巴胺碳材料。聚多巴胺碳材料以其孔隙结构发达，水热稳定性优良，在催化材料、膜材料和电极材料的表面修饰等领域引起关注。

碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)自1991年由日本电镜学家Iijima首次发现以来，其作为一种一维碳纳米材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能，引起了人们广泛的关注。近些年，随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。CNTs的导电性和高长径比决定了其可能是一种理想的导电剂，与传统导电剂如导电碳黑等相比，碳纳米管具有更高的电子导电率，所需用量也相对较低，有利于提升电池容量、提高电池循环寿。然而，由于通常CNTs的比表面积比较小，与活性物质的接触面积有限，限制了电子在活性物质与碳纳米管之间的转移，因此其作为导电剂在锂离子电池方面的应用受到了一定的限制。

石墨烯作为一种新型碳纳米材料，自发现以来即引起了国内外研究者的极大兴趣，石墨烯即为“单层石墨片”，是构成石墨的基本结构单元；其作为一维(1D)和二维(2D)碳纳米材料的代表者，其与碳纳米管既有区别也有联系，二者在结构和性能上具有互补性。从结构上来看，碳纳米管是碳材料的一维晶体结构；石墨烯由单层碳原子层构成，是真正意义上的二维晶体结构。碳纳米管铺展开来就形成石墨烯，而石墨烯卷曲起来就形成碳纳米管；从性能上来看，石墨烯具有可与碳纳米管相媲美甚至更优异的性能，例如它具有超高的电子迁移率、热导率、高载流子迁移率、自由的电子移动空间、高弹性、高强度等；在几何形状上，碳纳米管和石墨烯可以抽象地看作线、面，它们与电极活性物质的导电接触界面不同，碳纳米管作为一种新型的碳纤维状导电剂，可以形成完整的三维导电网络结构。与碳纳米管一样，石墨烯的片状结构决定了电子能够在二维空间内传导，也被看作理想的导电剂，然而其二维结构及高比表面积的局限性也导致了它在活性材料之间不能像碳纳米管一样构建完美三维导电网络。

因此，提供一种点线面三维立体材料三相复合导电浆料已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种碗形碳材料的制备方法。

本发明的目的还在于提供由上述碗形碳材料制备方法制备得到的碗形碳材料。

本发明的目的还在于提供一种点线面三相复合导电浆料，其包含上述碗形碳材料。

本发明的目的还在于提供上述点线面三相复合导电浆料的制备方法。

本发明的目的还在于提供上述点线面三相复合导电浆料作为电池导电剂的应用。

为达到上述目的，本发明提供一种碗形碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将嵌段共聚物F127(活性剂)与多巴胺盐酸盐依次加入去离子水和乙醇的混合溶液中，然后向其中滴入三甲基苯，得到混合溶液A；搅拌条件下再向该混合溶液A中加入氨水，继续搅拌，得到混合溶液B；再采用去离子水和乙醇的混合溶液洗涤该混合溶液B以除去嵌段共聚物F127，过滤后，得到聚多巴胺颗粒；

(2)、将所述聚多巴胺颗粒均匀分散于去离子水和乙醇的混合溶液后，在密封条件下进行水热反应；

(3)、将水热反应所得产物在惰性气氛下进行煅烧处理，得到所述碗形碳材料。

根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，优选地，所述三甲基苯为均三甲苯。

根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，优选地，所述多巴胺盐酸盐、嵌段共聚物F127、氨水、三甲基苯及混合溶液A中所用去离子水和乙醇的混合溶液的质量比为1:0.1-10:10-200:0.1-20:20-200。

根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，优选地，去离子水和乙醇的水溶液中，去离子水和乙醇的体积比为0.1-10:1；更优选为0.8:1。

根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，步骤(1)中继续搅拌的时间为1-6h。

根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，本申请对洗涤用去离子水和乙醇的混合溶液的用量不作具体要求，本领域技术人员可以根据作业需要合理设置洗涤次数及混合溶液的用量，只要保证可以实现除去嵌段共聚物F127的目的即可。