[发明专利]一种生物质多孔硬碳材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种生物质多孔硬碳材料及其制备方法和应用，属于储能材料技术领域。本发明提供的生物质多孔硬碳材料的制备方法，包括以下步骤：将全麦面粉、KOH与水混合，得到液体混合物；去除所述液体混合物中的水，得到固凝胶；将所述固凝胶在保护气氛中进行煅烧，之后经洗涤，得到生物质多孔硬碳材料。本发明以全麦面粉作为生物质原料制备多孔硬碳材料，全麦面粉来源广泛，原料成本低，在KOH作用下经一步煅烧即可制备得到多孔硬碳材料，操作简单，生产成本低，最终制备得到的无序多孔硬碳材料具有较大的比表面积以及优异的储钠性能。

技术领域

本发明涉及储能材料技术领域，尤其涉及一种生物质多孔硬碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池(LIBs)已广泛应用于电动汽车、便携式电子产品等。然而，锂的低丰度和高成本限制了锂离子电池在储能电网中的大规模应用。近年来，钠离子电池(SIBs)由于具有高的能量密度和钠资源的丰富性引起了人们的广泛关注。但是由于钠离子的半径是锂离子的1.3倍，在放电/充电过程中，存在反应动力学慢的问题，进而导致电化学性能较差。

生物质碳材料因其环境友好、电化学性能优异等优点而受到人们的广泛关注，可应用于钠离子电池负极材料，改善其电化学性能。现有技术中采用生物质原料制备碳材料，通常存在操作复杂以及成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质多孔硬碳材料及其制备方法和应用，本发明以全麦面粉作为生物质原料，在KOH作用下经一步煅烧即可制备得到多孔硬碳材料，操作简单，成本低；且制备得到的多孔硬碳材料具有较大的比表面积以及优异的储钠性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种生物质多孔硬碳材料的制备方法，包括以下步骤：

将全麦面粉、KOH与水混合，得到液体混合物；

去除所述液体混合物中的水，得到固凝胶；

将所述固凝胶在保护气氛中进行煅烧，之后经洗涤，得到生物质多孔硬碳材料。

优选地，所述KOH与全麦面粉的质量比为(1～2)：1。

优选地，所述全麦面粉与水的用量比为1g：(5～15)mL。

优选地，将所述全麦面粉、KOH与水混合时，所述水的温度为70～90℃。

优选地，去除所述液体混合物中水的方式为干燥，所述干燥的温度为70～90℃。

优选地，所述煅烧的温度为600～800℃，保温时间为1～2h。

优选地，升温至所述煅烧的温度的升温速率为4～6℃/min。

优选地，所述洗涤包括依次进行的盐酸洗涤和水洗涤。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的生物质多孔硬碳材料，比表面积为638.97～1929.47m²g^-1。

本发明提供了上述技术方案所述生物质多孔硬碳材料作为钠离子电池负极材料的应用。

本发明提供了一种生物质多孔硬碳材料的制备方法，包括以下步骤：将全麦面粉、KOH与水混合，得到液体混合物；去除所述液体混合物中的水，得到固凝胶；将所述固凝胶在保护气氛中进行煅烧，之后经洗涤，得到生物质多孔硬碳材料。本发明以全麦面粉作为生物质原料制备多孔硬碳材料，全麦面粉来源广泛，原料成本低，在KOH作用下经一步煅烧即可制备得到多孔硬碳材料，操作简单，生产成本低，最终制备得到的无序多孔硬碳材料具有较大的比表面积以及优异的储钠性能，作为钠离子电池负极材料使用，显示出优异的循环性能和倍率性能。

附图说明