[发明专利]一种亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料，其特征在于，所述亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料具有亲锂位掺杂元素和亲硫位掺杂元素共掺杂；所述亲锂位掺杂元素为氮、氧、硫原子中的至少一种，所述亲硫位掺杂元素为铁、钴、镍金属原子中的至少一种；所述亲锂位掺杂元素的掺杂含量为2～10 at%；所述亲硫位掺杂元素的掺杂含量为0.2～0.8 at%。

2.根据权利要求1所述的亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料，其特征在于，所述亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料的层厚为2～10 nm。

3.根据权利要求1或2所述的亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料，其特征在于，所述亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料的比表面积为300～800 m² g^-1，孔容为0.4～2.8 cm³ g^-1，孔径为1～80 nm。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括：

（1）将有机前驱体、模板金属熔盐和掺杂过渡金属盐混合，得到前驱体混合物；

（2）将所得前驱体混合物置于氮气气氛中、在700～1000℃下热处理1～5 小时后，再经酸洗、水洗和干燥后，得到所述亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机前驱体包括腺嘌呤、盐酸多巴胺、3,4,9,10-苝四酸二酐、蚕丝纤维、二硫代草酰氨中的至少一种；所述模板金属熔盐包括氯化锌、硝酸锌、氯化镁、硝酸镁、氯化钙、硝酸钙中的至少一种；所述掺杂过渡金属盐包括氯化铁、硝酸铁、氯化钴、硝酸钴、氯化镍、硝酸镍中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体混合物中有机前驱体的质量百分比为8～30 wt%，模板金属熔盐的质量百分比为50～90 wt%，掺杂过渡金属盐的质量百分比为3～20 wt%。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的升温速率为2～10℃/分钟。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的升温速率为2～5℃/分钟。

9.一种锂硫电池正极活性物质，其特征在于，由权利要求1-3中任一项所述的亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料和单质硫复合制成；所述亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料和单质硫的质量比为1:（3～9）。

10.根据权利要求9所述的锂硫电池正极活性物质，其特征在于，将亲锂-亲硫位共掺杂二维层状石墨化多孔碳材料和单质硫混合均匀并密封于石英玻璃管中，置于惰性气氛中，在150～180℃下保温6～18小时，得到所述锂硫电池正极活性物质。

11.一种含有权利要求9或10所述的锂硫电池正极活性物质的锂硫电池正极。

12.一种含有权利要求9或10所述的锂硫电池正极活性物质的锂硫电池。