一种尺寸可控的碳笼材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种尺寸可控的碳笼材料及其制备方法和应用，所述碳笼材料的制备方法包括如下步骤：(1)将电化学膨胀活性材料在电解液的作用下通过电化学法进行膨胀，得到膨胀内核；(2)采用前驱体材料对步骤(1)得到的膨胀内核的表面进行包覆，得到包覆物；(3)将步骤(2)得到的包覆物进行碳化，得到所述尺寸可控的碳笼材料；通过选用合适的电化学膨胀活性材料、可控的电化学法以及合适的工艺参数使得膨胀内核的尺寸精确可控，从而实现不同尺寸可控的碳笼结构，制备过程简单、灵活，只需涉及一个可控电化学体系进行控制多个碳笼材料的尺寸，无需使用多个模板或基体进行控制，具有广阔的应用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种尺寸可控的碳笼材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料领域，涉及一种尺寸可控的碳笼材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]碳笼作为一类高比表面、高导电、高导热、高稳定的具有特定孔道尺寸纳米材料，受到学术科研和经济市场的广泛研究，具有重要的前瞻性应用价值。碳笼材作为碳材料的一种，广泛的应用于催化、储能、过滤、热交换、气体或液体吸附、电磁屏蔽、雷达隐身等新兴领域。
[0003]碳笼尺寸可控制备技术作为碳笼应用构筑方面的一种基础技术，受当前大量领域的应用需求，迫切需要开发一种简单、快速以及可控性好的碳笼制备技术。从而实现碳笼材料的孔结构和尺寸由原先的无序化和单一化化逐级发展到现在的有序化和尺寸可控性。尺寸可控制备碳笼技术极大的提高了碳笼制备的可控性和实用性，一定程度上能够快速的推动碳笼材料在相关领域的快速应用。
[0004]碳笼制备技术通常采用两种方法，第一种：采用发泡剂的方法(CN108622893A)，首先将高分子或可聚合单体与发泡剂混合，低温发泡形成具有多孔结构的高分子材料，然后再经过高温退火、碳化、石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尺寸可控的碳笼材料的制备方法，其特征在于，所述碳笼材料的制备方法包括如下步骤：(1)将电化学膨胀活性材料在电解液的作用下通过电化学法进行膨胀，得到膨胀内核；(2)采用前驱体材料对步骤(1)得到的膨胀内核的表面进行包覆，得到包覆物；(3)将步骤(2)得到的包覆物进行碳化，得到所述尺寸可控的碳笼材料。2.根据权利要求1所述的尺寸可控的碳笼材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电化学膨胀活性材料包括质量百分含量为85-100％的活性组分和0-15％的导电剂；优选地，所述活性组分包括硅系材料、锡系材料、硫系材料、钒系材料或铁系材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述硅系材料包括硅、氧化亚硅、碳化硅、硅化镁或氮化硅中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锡系材料包括锡、氧化锡、氧化亚锡或硫化锡中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述硫系材料包括单质硫和/或硫碳复合物；优选地，所述钒系材料包括氧化钒和/或硫化钒；优选地，所述铁系材料包括四氧化三铁、氧化亚铁或硫化铁中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述活性组分的平均粒径为纳米级和/或微米级；优选地，所述导电剂包括导电碳黑、石墨、碳纳米管、石墨烯或导电聚合物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述导电聚合物包括离子类导电聚合物和/或电子类导电聚合物。3.根据权利要求1或2所述的尺寸可控的碳笼材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电化学膨胀活性材料的制备方法包括：将活性组分和导电剂进行混合，得到所述电化学膨胀活性材料；优选地，所述混合的方式包括球磨、机械搅拌、喷雾干燥、超声波粉化或高能复合中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述混合的温度为25-50℃，混合的时间为30-240min；优选地，步骤(1)所述电化学膨胀活性材料的粒径为10nm-1μm。4.根据权利要求1-3任一项所述的尺寸可控的碳笼材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电解液包括金属盐和有机溶剂；优选地，所述金属盐包括LiPF6、LiClO4、LiTSFI、LiBOB、NaPF6、NaClO4、NaTSFI或ZnSO4中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述盐的浓度为0.5-2mol/L；优选地，所述有机溶剂包括EC、PC、DEC、DMC、EMC或THF中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1-4任一项所述的尺寸可控的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱雄鹰，孔德斌，智林杰，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
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