[发明专利]一种有序纳米阵列氮硫双掺杂碳硫复合碳棒材料的制备方法及锂硫电池

权利要求书

1.一种有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.制备有序纳米阵列前驱体碳棒：将生物质前驱体与氢氧化钾按比例混合，加入溶剂中，充分反应后，取出样品，过滤干燥，得到有序纳米阵列前驱体碳棒，所述反应工艺参数为：先在低温水热70~80℃条件下反应3~4小时，然后在170~180℃下反应10~12小时；

S2.制备有序纳米碳棒阵列：将步骤S1得到的有序纳米阵列前驱体碳棒在惰性气体氛围下进行炭化处理，得到有序纳米碳棒阵列；

S3.制备有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料：将步骤S2得到的有序纳米碳棒阵列与氨水进行热处理活化反应，得到氮掺杂的有序纳米碳棒阵列，将其分散处理后，加入硫源经过搅拌、过滤、干燥后，在155~250℃下进行热处理，得到有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料；

其中，步骤S1的溶剂为蒸馏水和甲醛溶液，所述生物质前驱体为具有羟基的生物质材料。

2.根据权利要求1所述有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述生物质前驱体与氢氧化钾的重量比例为1：3~4，所述溶剂中蒸馏水和甲醛溶液的体积比为2~3:1。

3.根据权利要求2所述有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的制备方法，其特征在于，所述生物质前驱体为豆渣、茶籽壳、坚果壳、茶籽饼、花生饼、红薯渣中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述炭化处理的工艺参数为：炭化温度为700~800℃，炭化时间为1~2小时。

5.根据权利要求1所述有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述有序纳米碳棒阵列采用超声喷雾法与氨水进行热处理活化反应。

6.根据权利要求5所述有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的制备方法，其特征在于，所述超声喷雾法的工艺参数为：在700~800℃下超声雾化1~2小时。

7.一种权利要求1~6任一项所述有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的制备方法制备得到的有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料，其特征在于，所述有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料的直径为1.2~1.7μm，长度为30~40μm。

8.一种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池使用如权利要求7所述的有序纳米阵列氮硫双掺杂碳/硫复合碳棒材料作为电池的正极材料。