一种N掺杂碳微米纤维材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种N掺杂碳微米纤维材料及其制备方法和应用，属于化学电源材料的制备领域。N掺杂碳微米纤维材料由生物质废弃物和乙二胺制备而成，所述生物质废弃物为葵花籽壳；首先通过碱化处理办法在水热环境下去除葵花籽壳中的木质素，将葵花籽壳中的纤维进行解离，然后焙烧得到N掺杂碳微米纤维材料。原料的重量配比为：水热后的生物质废弃物：2~12g；乙二胺：45~100 mL。本发明专利技术的原料来源广泛且廉价，且制备条件温和，制备方法简单，制备过程对环境无污染；所制备的材料无论用作锂离子电池还是钠离子电池电极材料，都具有较高的充放电比容量、较好的循环性能和倍率性能，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种N掺杂碳微米纤维材料及其制备方法和应用，属于化学电源材料的制备领域。
技术介绍
目前，对于非石墨类碳材料的制备，大多为热解法，将含有碳原子的糖类或树脂等有机物在一定温度下反应一定时间制得硬碳材料。但采用热解法制备的硬碳材料的形貌多为无规则，没有特定形貌，另外材料的亲水性、导电性等物理性能也较差，同时所能存储的钠离子的容量也会因为反应物种类不同及反应条件的变化而发生较大波动。采用生物质废弃物衍生技术制备非石墨碳材料是一种既实用经济又简单可行的方法，同时制备的碳材料在一定程度上又可以保持原有生物质特有的微观形貌。近年来人们利用各种各样的生物质制备出不同形态的碳材料，并将其用在催化、CO2吸附、超级电容器及二次电池等领域，展现出较好的性能。例如Lotfabad等人回收香蕉表皮制备多孔碳材料，将其作为负极材料用在锂离子电池上，结果表明材料具有较好的电化学循环性能，且制备方法简单（LotfabadEM,DingJ,CuiK,etal.ACSNano,2014,8(7):7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N掺杂碳微米纤维材料，其特征在于：由生物质废弃物和乙二胺制备而成，所述生物质废弃物为葵花籽壳；首先通过碱化处理办法在水热环境下去除葵花籽壳中的木质素，将葵花籽壳中的纤维进行解离，然后焙烧得到N掺杂碳微米纤维材料。

【技术特征摘要】
1.一种N掺杂碳微米纤维材料，其特征在于：由生物质废弃物和乙二胺制备而成，所述
生物质废弃物为葵花籽壳；首先通过碱化处理办法在水热环境下去除葵花籽壳中的木质
素，将葵花籽壳中的纤维进行解离，然后焙烧得到N掺杂碳微米纤维材料。
2.根据权利要求1所述的N掺杂碳微米纤维材料，其特征在于：原料的重量配比为：
水热后的生物质废弃物：2~12g；
乙二胺：45~100mL。
3.一种权利要求1或2所述的N掺杂碳微米纤维材料的制备方法，其特征在于：具体包括
以下步骤：
（1）采用葵花籽壳作为主要生物质废弃物，首先将葵花籽剥离去掉内部的果实，然后将
葵花籽壳用乙醇和蒸馏水清洗、干燥；
（2）称取上述步骤（1）干燥后的葵花籽壳与KOH或NaOH溶液置于容积为100mL的聚四氟
乙烯内衬的不锈钢反应釜中，其中KOH或NaOH溶液的浓度为0.5~3M；
所述干燥后的葵花籽壳与碱溶液的用量配比为：每g葵花籽壳使用40mL碱溶液；
（3）将步骤（2）中的反应釜拧紧密封，置于烘箱中进行水热处理，温度设定在150~180
℃，水热时间为2h~8h；
（4）将步骤（3）中水热后的样品取出，用稀盐酸和蒸馏水进行洗涤，然后进行真空抽滤，
完成后，将样品放入干燥箱中60~90℃进行干燥；
（5）将步骤（4）干燥后的材料置于管式炉中，在氩气气氛保护下由室温升至700...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐守冬，张鼎，王瑛，赵成龙，赵旸，赵翰庆，陈良，刘世斌，
申请(专利权)人：太原理工大学，山东玉皇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14