[发明专利]一种珊瑚状片层多孔碳的制备方法及其在锂硫电池中的应用

权利要求书

1.一种珊瑚状片层多孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将硝酸镍、醋酸锌和尿素加入到水和乙二醇的混合溶液中搅拌溶解，然后依次加入间苯二酚和甲醛溶液，搅拌均匀，得到前驱体溶液；

（2）将前驱体溶液置于密闭容器内进行密闭反应，冷却后过滤、洗涤、干燥，得到前驱体粉末；在所述密闭反应过程中，硝酸镍和醋酸锌在水热过程中形成双金属氢氧化物模板，尿素用于调节前驱体溶液的pH值从而控制双金属氢氧化物模板的形成，间苯二酚和甲醛在水热过程中聚合形成片层状聚合物；

（3）将前驱体粉末置于惰性还原气氛下进行热处理，得到黑色烧结粉末；在所述热处理过程中，片层状聚合物碳化，同时双金属氢氧化物还原为纳米金属；

（4）将黑色烧结粉末置于酸性水溶液中洗涤，过滤、干燥，得到珊瑚状片层多孔碳。

2.如权利要求1所述的一种珊瑚状片层多孔碳的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述硝酸镍与醋酸锌的摩尔比为1:（0.5～2）；所述硝酸镍与尿素的摩尔比为1:（0.5～4）；所述水与乙二醇的体积比为1:（2~10）；所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为1:（1~2）；所述搅拌的时间为0.5~2h。

3.如权利要求2所述的一种珊瑚状片层多孔碳的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中硝酸镍的浓度为0.01~0.04 mol/L，间苯二酚的浓度为0.01~0.05 mol/L。

4.如权利要求1所述的一种珊瑚状片层多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述密闭反应的温度为120~200℃，时间为6~24h；所述干燥的温度为60~120℃，干燥的时间为4~7h。

5.如权利要求1所述的一种珊瑚状片层多孔碳的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述惰性还原气氛为Ar和H₂的混合气，Ar和H₂的体积百分比为（70~95）：（5~30）；所述热处理的温度为500~1200℃，时间为1~24h。

6.如权利要求1所述的一种珊瑚状片层多孔碳的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述酸性水溶液中的酸为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸和乙酸中的至少一种。

7.如权利要求6所述的一种珊瑚状片层多孔碳的制备方法，其特征在于，所述酸性水溶液中酸的质量分数为10~30wt%。

8.一种珊瑚状片层多孔碳，其特征在于，所述珊瑚状片层多孔碳为微纳分级多孔结构，由珊瑚分支状的片层多孔碳聚集而成；所述片层多孔碳厚度为50～200 nm，大小为1～5mm；所述珊瑚状片层多孔碳由权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到。

9.一种珊瑚状片层多孔碳在锂硫电池中的应用，其特征在于，利用所述珊瑚状片层多孔碳制备珊瑚状片层多孔碳/硫复合材料；所述珊瑚状片层多孔碳为权利要求8所述的珊瑚状片层多孔碳或权利要求1~7任一项所述制备方法制备得到的珊瑚状片层多孔碳；所述复合材料中硫的质量分数为60～95wt%。