[发明专利]一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

取一定量的植物原料通过脱水处理，再在惰性气氛下高温碳化，然后粉碎得到初级生物质碳粉料；

将所述初级生物质碳粉料置于鼓风烘箱中，加热氧化得到中级生物质碳粉料；

将所述中级生物质碳粉料采用浮选法、酸处理法、碱处理法或高温法处理后制得最终的生物质碳粉料，所述生物质碳粉料为无定形碳结构，所述无定型碳结构中存在微孔结构；

将所述生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液热混合均匀，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体悬浊液浆料，所述生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液的质量配比为1:0.01-0.6，所述含氮石墨烯前驱体聚合物中的聚合物为丙烯腈低聚物或丙烯腈与烯类单体的共聚物中的一种或多种结合；

对所述前驱体悬浊液浆料进行喷雾干燥，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末；

将所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护下高温煅烧制得含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述植物原料为薪柴、竹子、木材、蔗糖、淀粉、纤维素、玉米芯、农业秸秆、果皮、稻米壳、麦壳、花生壳、松子壳、椰子壳、核桃壳、咖啡壳、甘蔗渣、糠醛渣、豆类、水生植物、海草、陆生草类植物中的一种或多种结合。

3.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述脱水的温度为80-150℃，脱水的时间为20-48h；所述碳化的温度为150-2800℃，碳化的时间为6-24h；所述鼓风烘箱中的温度为80-350℃，氧化时间为8-24h。

4.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述酸处理法中酸溶液的浓度为0.1-12mol/L，中级生物质碳粉料与酸溶液的质量配比为1:0.1-10；所述碱处理法中碱性溶液的浓度为0.1-3mol/L，中级生物质碳粉料与碱溶液的质量配比为1:0.1-10。

5.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤将所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护下高温煅烧制得含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料之前还包括：

对所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末进行整形处理，其中，所述整形处理的方法为气流磨、球磨、砂磨的一种或多种结合。

6.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述热混合的温度是50-250℃，混合时间是6-12h。

7.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的进风温度为180-250℃，进料速度为10-50mL/min。

8.一种含氮石墨烯包覆生物质碳负电极材料，其特征在于，采用上述权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。