[发明专利]高性能生物质基碳质电极材料的制备方法

权利要求书

1.一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质粉末；

第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质粉末冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；

第三步，将冷冻后的生物质粉末在冷冻状态下进行干燥；

第四步，将干燥后的生物质粉末进行高温烧结；

第五步，将烧结产物冷却；

第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。

2.一种高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

第一步，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维制成纸；或者采用生物质纤维制成纸，采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维纸；或者采用N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浸泡溶胀生物质纤维布；

第二步，将溶胀有N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的生物质纤维纸或布冷冻，使其中含有的水冻结形成冰晶；

第三步，将冷冻后的生物质纤维纸或布在冷冻状态下进行干燥；

第四步，将干燥后的生物质纤维纸或布进行高温烧结；

第五步，将烧结产物冷却；

第六步，制得高性能生物质基碳质电极材料。

3.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：第一步浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中N-甲基吗啉-N-氧化物的质量浓度不高于30％。

4.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：重复第一步至第三步。

5.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：第四步高温烧结过程包含有以下烧结条件：在惰性气氛下600～1100℃之间烧结1～4小时。

6.根据权利要求1或2所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：在第五步与第六步之间，采用酸浸泡烧结产物。

7.根据权利要求1～6任一项所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：第一步浸泡采用的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中还含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之至少一种。

8.根据权利要求1～7任一项所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：在第三步与第四步之间，还采用含有水溶性过渡金属盐、水溶性活化剂和水溶性掺杂剂中之至少一种的水溶液浸泡生物质粉末、生物质纤维纸或布，然后干燥。

9.根据权利要求8所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：浸泡采用的水溶液含有N-甲基吗啉-N-氧化物。

10.根据权利要求7或8所述的高性能生物质基碳质电极材料的制备方法，其特征在于：水溶性过渡金属盐为镍盐、钴盐、锰盐、铜盐、锌盐或钒盐中之至少一种；水溶性活化剂为氯化锌、氢氧化钠或氢氧化钾中之至少一种；水溶性掺杂剂为尿素、三聚氰胺、硫脲或磷酸中之至少一种。