一种氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法和用途技术

本发明专利技术属于电化学和新能源材料领域，公开了一种氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法和用途。本发明专利技术利用原位模板法在鸡蛋溶液中植入SiO2模板，然后通过煅烧后去模板形成介孔碳材料。由于鸡蛋作为一种生物质碳源，含有大量天然的N，P等元素，在煅烧过程中它们造成碳材料的缺陷以及杂原子掺杂，可提供更多的活性位点。而模板的引入以及去除增加的材料的孔隙率，提供更多的储锂/钠空间。以上优点都提高材料的比容量和离子的扩散速率，使其作为锂/钠离子电池负极材料表现出了超高的比容量，良好的倍率性能以及优异的循环稳定性。

Preparation and Application of a Nitrogen-Phosphorus Co-doped Biochar Material

The invention belongs to the field of electrochemistry and new energy materials, and discloses a preparation method and application of nitrogen and phosphorus co-doped biochar material. The present invention uses in situ template method to implant SiO 2 template in egg solution, and then calcines the template to form mesoporous carbon material. As a biomass carbon source, eggs contain a large number of natural N, P and other elements, which cause defects in carbon materials and heteroatom doping during the calcination process, which can provide more active sites. The introduction of template and removal of the increased porosity of materials provide more lithium/sodium storage space. The above advantages all increase the specific capacity and ion diffusion rate of the material, and make it show super high specific capacity, good rate performance and excellent cycle stability as the negative material of lithium/sodium ion battery.

【技术实现步骤摘要】
一种氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法和用途
本专利技术属于电化学和新能源材料领域，公开了一种氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法和用途。
技术介绍
锂离子电池作为一种绿色环保的二次电池，它具有电压高，比能量大，循环寿命长，无记忆效应等特点，至今已经过近三十年的发展历程，从小型的电子设备到手机电脑，再到电动自行车，电动汽车等电动工具已经得到了广泛的应用。但目前市场上所使用的负极材料仍以石墨类负极材料为主，其理论容量仅为372mAhg-1，限制了电动汽车的发展，因此开发更高能量密度的负极材料迫在眉睫。硅碳负极材料由于其拥有较高的理论比容量(4200mAhg-1)被认为解决这一问题的最有前景的材料，但是硅在充放电过程中会经历300％的体积膨胀和收缩，导致固体电解质膜(SEI)的不断形成，从而容量急剧下降。此外由于近年来锂电行业的飞速发展，而全球的锂资源难以满足动力锂离子电池的巨大需求，导致锂的价格逐年上涨，阻碍了新能源产业的商业化发展。因此开发可替代锂离子电池的储能技术是将来的重点研究对象。钠元素因其在地球上的储量丰富，分布广泛，价格低廉并且钠离子电池拥有和锂离子电池相似的储存机理，被认为是替代锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将鸡蛋蛋黄取出置于烧杯中，加入水和乙醇的混合液搅拌形成均匀的蛋黄溶液，然后用浓氨水调节蛋黄溶液的pH值至9～10，充分搅拌后，再逐滴滴加入原硅酸四乙酯溶液，滴加完成后在室温下保持搅拌；(2)将搅拌完成后所得到的淡黄色粘稠液体进行冷冻干燥得到淡黄色的生物炭材料前驱体粉末；(3)将生物炭材料前驱体置于保护气氛的管式炉进行碳化，程序升温至煅烧温度后，煅烧，煅烧完成后自然冷却至室温；(4)将烧结后的材料用NaOH溶液、KOH溶液或HF溶液刻蚀除去SiO2模板，离心、洗涤、干燥后得到生物质衍生炭负极材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将鸡蛋蛋黄取出置于烧杯中，加入水和乙醇的混合液搅拌形成均匀的蛋黄溶液，然后用浓氨水调节蛋黄溶液的pH值至9～10，充分搅拌后，再逐滴滴加入原硅酸四乙酯溶液，滴加完成后在室温下保持搅拌；(2)将搅拌完成后所得到的淡黄色粘稠液体进行冷冻干燥得到淡黄色的生物炭材料前驱体粉末；(3)将生物炭材料前驱体置于保护气氛的管式炉进行碳化，程序升温至煅烧温度后，煅烧，煅烧完成后自然冷却至室温；(4)将烧结后的材料用NaOH溶液、KOH溶液或HF溶液刻蚀除去SiO2模板，离心、洗涤、干燥后得到生物质衍生炭负极材料。2.根据权利要求1所述的氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，蛋黄，水和乙醇的混合液，原硅酸四乙酯溶液的用量比为：50g：50mL：2-8mL，搅拌室温下保持搅拌的时间为1-6h；其中，水和乙醇的混合液中，水和乙醇的体积比为1:1-1:4。3.根据权利要求2所述的氮磷共掺杂生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，蛋黄，水和乙醇的混合液，原硅酸四乙酯溶液的用量比为：50g：50mL：4mL，搅拌室温下保...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱静霞，王广，祁莹，连加彪，赵岩，徐丽，包健，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32