[发明专利]一种高介孔率木质素多级孔碳材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种高介孔率木质素多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碱木质素溶解在弱碱和乙醇的混合水溶液中，配制成含木质素的质量浓度为10～20%的木质素溶液；

（2）向木质素溶液中加入水溶性过渡金属盐和水溶性碳酸盐，在120~150℃下水热反应1~3小时，蒸发，得到木质素/碱式碳酸盐混合物固体粉末；

（3）将木质素/碱式碳酸盐混合物固体粉末在500~700℃碳化0.5~5h，得到木质素碳/金属氧化物复合物；

（4）将木质素碳/金属氧化物复合物浸泡在稀酸溶液中，同时超声洗涤4小时以上，然后离心，干燥，得到高介孔率木质素多级孔碳材料；

其中，步骤（2）中木质素、水溶性过渡金属盐和水溶性碳酸盐的重量比是：100：(10～100)：(10～100)；

步骤（1）所述弱碱和乙醇的混合水溶液中弱碱、乙醇和水的质量比为（1~10）：（50~100）：100；

步骤（2）所述水溶性碳酸盐为碳酸钾、碳酸钠和碳酸铵中的至少一种；所述水溶性过渡金属盐为锌盐、钴盐、铜盐和镍盐中的至少一种。

2.根据权利要求1所述一种高介孔率木质素多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述弱碱和乙醇的混合水溶液中弱碱为一水合氨、甲胺、乙胺、二甲胺和三甲胺中的至少一种。

3.根据权利要求2所述一种高介孔率木质素多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述稀酸溶液的浓度为0.1~2mol/L；所述稀酸溶液为硝酸或盐酸。

4.根据权利要求3所述一种高介孔率木质素多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述木质素碳/金属氧化物复合物和稀酸溶液的固液质量比为1：（2~4）；所述洗涤时间为4~8h。

5.根据权利要求4所述一种高介孔率木质素多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述水溶性过渡金属盐为氯化锌、氯化钴、氯化铜、氯化镍、乙酸锌、乙酸钴、乙酸铜、乙酸镍、硝酸锌、硝酸钴、硝酸铜和硝酸镍中的至少一种。

6.根据权利要求3所述一种高介孔率木质素多级孔碳材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述碱木质素为麦草碱木质素、竹浆碱木质素、芦苇碱木质素、木浆碱木质素、棉浆碱木质素和蔗渣碱木质素中的至少一种；

步骤（3）所述碳化过程在氮气或惰性气体氛围下进行；所述碳化过程为以5~15℃/min的升温速率从常温升温至500~700℃，保持0.5~5h，降温至室温。

7.权利要求1~6任一项所述方法制得的一种高介孔率木质素多级孔碳材料。

8.权利要求7所述一种高介孔率木质素多级孔碳材料在锂离子电池负极材料、超级电容器电极材料中的应用。