[发明专利]一种磷掺杂碳材料的制备方法与应用

权利要求书

1.一种磷掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)将碳源清洗，然后烘干，破碎；

(2)将破碎后的碳源和磷源加入到混合溶剂中并搅拌，得倒混合物料；

(3)将混合物料转移至反应釜中反应，反应后冷却，得预产物；

(4)将预产物洗涤，然后烘干，得到磷掺杂的碳材料。

2.根据权利要求1所述的一种磷掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳源为废旧轮胎；所述清洗是采用去离子水和无水乙醇将废旧轮胎洗净，所述烘干温度为50-60℃，所述破碎是采用高速粉碎机将所述废旧轮胎破碎。

3.根据权利要求1所述的一种磷掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述磷源为次磷酸、亚磷酸、磷酸、偏磷酸、焦磷酸、多聚磷酸中任一种或其混合；所述碳源与所述磷源的质量比为(5-10)：1；所述磷源与所述混合溶剂的质量体积比为0.5-1.0g/mL；所述搅拌时间为1-3小时。

4.根据权利要求1所述的一种磷掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合溶剂为去离子水与有机溶剂的混合物；所述混合溶剂中所述去离子水与所述有机溶剂的体积比为1：(1-3)；所述有机溶剂为无水乙醇、乙二醇、甲醇、丙酮、石油醚中的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种磷掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)将混合物料转移至不锈钢反应釜中并将反应釜密封，然后将反应釜置于马弗炉中并在400-800℃下煅烧3-6小时，反应后冷却至室温，得预产物。

6.根据权利要求1所述的一种磷掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)将预产物用去离子水和无水乙醇洗净，然后在60-80℃下烘干，得到磷掺杂的碳材料。

7.一种磷掺杂碳材料的应用，其特征在于，将权利要求1-6任一项所述的方法制得的磷掺杂的碳材料用作钾离子电池负极材料。

8.根据权利要求7所述的一种磷掺杂碳材料的应用，其特征在于，所述钾离子电池的制备包括以下步骤：

(1)负极材料制备：将所得磷掺的杂碳材料、导电剂、粘结剂和分散剂混合均匀，形成分散液，将分散液涂覆于集流体上，然后干燥，得到负极材料；

(2)钾离子电池组装：将负极材料与钾片组装成钾离子电池。

9.根据权利要求8所述的一种磷掺杂碳材料的应用，其特征在于，步骤(1)中所述导电剂为科琴黑、乙炔黑、导电炭黑中的任一种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠中的任一种；所述分散剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水中的任一种。

10.根据权利要求8所述的一种磷掺杂碳材料的应用，其特征在于，步骤(1)中所述磷掺杂的碳材料、所述导电剂和所述粘结剂之间的质量比为(8-9):1:1；所述干燥为真空干燥，干燥温度为100-120℃，干燥8-12小时。