[发明专利]一种碳硫复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包含：

（1）3D体心立方结构有序介孔碳材料制备：将普朗尼克F127溶于无水乙醇中，加入甲阶段酚醛树脂的无水乙醇溶液，搅拌，在室温下静置使乙醇溶剂挥发，95~110℃热聚合，研磨成粉末，将粉末在惰性气体环境下加热至750~850℃碳化，得到3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，所述普朗尼克F127和甲阶段酚醛树脂的质量比为1：1~3；

（2）3D体心立方结构有序介孔碳材料的氧化处理：将摩尔比为1~2：1的H₂SO₄和(NH₄)₂S₂O₈混合，加入步骤（1）制备的3D体心立方结构有序介孔碳材料，在惰性气体环境下加热回流，清洗至滤液pH为中性，干燥，得到氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，H₂SO₄与3D体心立方结构有序介孔碳材料的用量比为1mol：5~8g；

（3）胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料制备：将聚乙烯亚胺于无水乙醇中加热至65~75℃使其溶解，加入步骤（2）制备的氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料，加热至60~70℃并搅拌，得到固体生成物，干燥，得到胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料；其中，聚乙烯亚胺与氧化的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为5：1；

（4）碳硫复合材料制备：将硫与步骤（3）制备的胺修饰3D体心立方结构有序介孔碳材料以质量比7：3~5的比例混合，研磨，混合粉末于密闭的惰性气体环境下加热至150~160℃反应，得到胺修饰3D体心立方结构碳硫复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体包含：氮气、氩气。

3.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述H₂SO₄采用浓度为2~4mol/L的H₂SO₄水溶液。

4.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述清洗采用水和无水乙醇。

5.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述聚乙烯亚胺采用浓度为50 %wt的聚乙烯亚胺水溶液。

6.根据权利要求1所述的碳硫复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述混合粉末于密闭的惰性气体环境下加热至150~160℃反应6~8h。

7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的制备方法获得的碳硫复合材料，其特征在于，该碳硫复合材料是通过将聚乙烯亚胺修饰的3D体心立方结构有序介孔碳材料与硫在150~160℃于密闭的惰性气体环境下获得的；

其中，所述3D体心立方结构有序介孔碳材料是以普朗尼克F127作为结构导向剂、甲阶段酚醛树脂为碳源经热聚合后在惰性气体环境下750~850℃碳化获得的；

所述聚乙烯亚胺修饰是将3D体心立方结构有序介孔碳材料经氧化处理后再与聚乙烯亚胺胺混合加热进行修饰；

其中，硫与聚乙烯亚胺修饰的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为7：3~5；聚乙烯亚胺与氧化处理后的3D体心立方结构有序介孔碳材料的质量比为5：1。

8.一种如权利要求7所述的碳硫复合材料的用途，其特征在于，该碳硫复合材料用于作为锂硫电池的正极活性材料。

9.根据权利要求8所述的碳硫复合材料的用途，其特征在于，所述锂硫电池的正极电极浆料包含：质量比为8：1：1的所述碳硫复合材料、导电添加剂和粘结剂。