一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法，首先将水藻类废弃物清洗干净，冷冻干燥，再研磨得到粉状A；向粉状A中加入氢氟酸溶液，并采用超声处理得混合物B；向混合物B转移至水热感应釜内，并加入碳布作为感应源，将水热感应釜移入水热感应加热设备中反应，结束后冷却到室温，取出碳布，将所得产物刮下经清洗抽滤后，烘干得粉状C；将粉状C与造孔剂混合后升温反应，然后冷却至室温，将所得产物清洗抽滤后，烘干得粉状D；将粉状D与氟源混合后升温反应，结束后冷却至室温，将所得产物经清洗抽滤后烘干，得到氟掺杂生物质多孔碳纳米材料。

Preparation of fluorine-doped biomass porous carbon nanoelectrode materials for high capacity sodium ion batteries

The invention discloses a preparation method of fluorine-doped biomass porous carbon nano-electrode material for high capacity sodium ion batteries. Firstly, algae wastes are cleaned, freeze-dried and grinded to obtain powder A; hydrofluoric acid solution is added to powder A, and mixture B is processed by ultrasound; mixture B is transferred to hydrothermal induction kettle, and carbon cloth is added as induction source. The hydrothermal induction kettle is moved into the hydrothermal induction heating equipment to react, and then cooled to room temperature. Carbon cloth is taken out, the products are scraped off, cleaned and filtered, and dried to powdery C. The powdery C is mixed with pore-forming agent, then heated to room temperature, then cooled to room temperature, the products are cleaned and filtered, then dried to powdery D. The powdery D is mixed with fluorine source, then heated to room temperature, and cooled to room temperature after that. Fluorine-doped biomass porous carbon nanomaterials were obtained by washing, draining and drying the products.

【技术实现步骤摘要】
一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法
本专利技术属于钠离子电池负极材料的制备领域，具体涉及一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池已经广泛进入人们的日常生活当中。面对日益增长的锂离子电池需求，地球上可开采的锂矿面临着资源枯竭的情况,从可持续发展的角度出发,寻求新型电池是发展的必然。钠元素与锂元素处于同一主族，性质相似,钠元素的地球丰度是锂元素的400多倍，因此开发新型钠离子电池是一种大势所趋。其中钠离子电池负极材料的研究已经成为热点。由生物质材料制备成的生物质碳具有质量轻、孔隙结构丰富、比表面积大、结构稳定性好和导电性优异等性能，可将其应用于钠离子电池负极材料。现有的研究表明生物质碳作为钠离子电池负极材料其电容量和倍率性能有待提升。向生物质碳材料中引入杂质原子已成为一种提升电化学性能的有效方法。在多孔生物质碳材料中引入杂原子，如氮、硫、磷或氟等可以显著地改善其电化学、机械或导电性能。特别是氟元素可部分取代碳元素，改变生物质碳的形貌结构，为钠离子的插层过程提供更大的空间，并能减少体积膨胀并降低钠离子的吸附能，提高钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将水藻类废弃物用氢氟酸溶液和酒精依次清洗干净，冷冻干燥，再研磨得到粉状A；2)向粉状A中加入氢氟酸溶液，并采用超声处理得混合物B；3)向混合物B转移至水热感应釜内，并加入碳布作为感应源，将水热感应釜移入水热感应加热设备中，以300～600KHz的感应频率由室温升温到120～150℃，并保温20～50min，然后冷却到室温，取出碳布，将所得产物刮下经去离子水和乙醇清洗抽滤后，烘干得粉状C；4)将粉状C与造孔剂混合后升至500℃，并保温1～2h，冷却至室温，将所得产物依次经氢氟酸溶液和乙醇清洗抽滤后，...

【技术特征摘要】
1.一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将水藻类废弃物用氢氟酸溶液和酒精依次清洗干净，冷冻干燥，再研磨得到粉状A；2)向粉状A中加入氢氟酸溶液，并采用超声处理得混合物B；3)向混合物B转移至水热感应釜内，并加入碳布作为感应源，将水热感应釜移入水热感应加热设备中，以300～600KHz的感应频率由室温升温到120～150℃，并保温20～50min，然后冷却到室温，取出碳布，将所得产物刮下经去离子水和乙醇清洗抽滤后，烘干得粉状C；4)将粉状C与造孔剂混合后升至500℃，并保温1～2h，冷却至室温，将所得产物依次经氢氟酸溶液和乙醇清洗抽滤后，烘干得粉状D；5)将粉状D与氟源混合后升至500～700℃，并保温1～3h，冷却至室温，将所得产物经去离子水和乙醇清洗抽滤后烘干，得到氟掺杂生物质多孔碳纳米材料。2.根据权利要求1所述的一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中水藻类废弃物为褐藻、绿尘藻、蓝绿藻、发藻、丝藻、转板藻或绒毛藻。3.根据权利要求1所述的一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤4)中氢氟酸溶液浓度均为1mol/L，步骤1)中冷冻干燥温度为-6～0℃，时间为9～12h，步骤1)中研磨时间为1～2h。4.根据权利要求1所述的一种高容量钠离子电池用氟掺杂生物质多孔碳纳米电极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中每30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑锋，李瑞梓，钟辛子，李晓艺，曹丽云，李文斌，罗艺佳，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61