[发明专利]纳米碳材复合生物质硬碳电极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米碳材复合生物质硬碳电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将生物质原料进行清洗，并置于60-120℃下干燥，干燥后进行初步破碎得到16-60目颗粒物A；

b、将颗粒物A投入浓度为1-5mol/L的碱溶液中，在90-120℃下加热搅拌处理1-12h，然后用去离子水冲洗、抽滤或离心直至混合液呈中性，然后进行固液分离，分离后在60-120℃下干燥固态物质，并进行第二次破碎后得到100-400目粉体B；

c、将粉体B投入浓度为1-5mol/L的酸溶液中，在90-120℃加热搅拌处理1-12h，然后用去离子水冲洗、抽滤或离心直至混合液呈中性，然后进行固液分离，分离后在60-120℃下干燥固态物质，得到粉体C；

d、将粉体C与分散液D搅拌混合均匀，置于微波反应釜中，微波功率为0.4-1kW，在密闭状态中100-220℃下进行微波水热反应0.5-2h，然后在60-120℃下干燥后经第三次破碎得到1000-2000目复合生物质硬碳前驱体E，所述分散液D由氧化石墨烯，碳纳米管及PVP按照质量比为1～10∶1～10∶0.1～1进行混合，具体以PVP表面活性剂为分散剂，搅拌或超声方式制备氧化石墨烯、碳纳米管在0.05-1mol/L稀酸中的均匀分散液D；

e、将复合生物质硬碳前驱体E在氮气或氩气惰性气氛保护下，以加热速度1-20℃/min，先在300-650℃进行低温预碳化1-6h，得到复合生物质预碳化料F；

f、再将复合生物质预碳化料F在氮气或氩气惰性气氛保护下，以加热速度1-20℃/min，在850-1500℃高温下处理1-6h，得到复合生物质硬碳材料G；

g、将复合生物质硬碳材料G按照质量比95：5的比例加入溶解于N-甲基吡咯烷酮的PVDF，混合均匀得到复合生物质硬碳电极材料H，其中PVDF中NMP溶液的质量分数为0.9-5％。

2.根据权利要求1所述的纳米碳材复合生物质硬碳电极材料的制备方法，其特征在于：所述生物质为椰壳、秸秆、竹秆、烟秆中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的纳米碳材复合生物质硬碳电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中碱溶液为氢氧化钾、氢氧化钠或氨水。

4.根据权利要求1所述的纳米碳材复合生物质硬碳电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中酸溶液为盐酸或硝酸。

5.一种纳米碳材复合生物质硬碳电极材料，其特征在于：所述纳米碳材复合生物质硬碳电极材料由权利要求1～4任意一项所述方法制备而成。

6.一种纳米碳材复合生物质硬碳电极材料的应用，其特征在于：包括权利要求1～4任意一项所述纳米碳材复合生物质硬碳电极材料作为电化学储能的复合生物质硬碳电极。