硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法、制得的碳材料及其应用

技术特征：
1.一种硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将乙酸锰和聚乙烯吡咯烷酮混合溶液加入均苯三甲酸溶液中，搅拌，在18-25℃下静置后，离心、干燥后获得前驱物；(2)将前驱物在氮气气氛中加热碳化，得到mno纳米晶体，用3mol/l盐酸溶液刻蚀后，清洗、干燥后得到多孔碳材料；(3)将多孔碳材料和硫粉分别放置在管式炉下风口和上风口，氮气气氛条件下加热保温，得到硫掺杂多孔碳材料；(4)将硫掺杂多孔碳材料置于通入氨气的管式炉，加热保温，冷却至室温后得到硫和氮共掺杂多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中将乙酸锰和聚乙烯吡咯烷酮混合物、均苯三甲酸分别溶解在水和乙醇的混合溶液中，分别得到乙酸锰和聚乙烯吡咯烷酮混合溶液和均苯三甲酸溶液。3.根据权利要求1所述的硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述乙酸锰和聚乙烯吡咯烷酮混合溶液中乙酸锰的浓度为4.9mg/ml，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为30mg/ml，所述均苯三甲酸溶液的浓度为9mg/ml。4.根据权利要求1所述的硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中干燥温度为60℃，干燥时间为6h。5.根据权利要求1所述的硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)将前驱物在氮气气氛中在600℃以10℃/min的加热速率碳化2h。6.根据权利要求1所述的硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述多孔碳材料和硫粉的质量比为1:5。7.根据权利要求1所述的硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中加热温度为600℃，加热保温时间为2h，加热速率为10℃/min。，所述步骤(4)中加热温度为600℃，加热保温时间为2h，加热速率为10℃/min。8.采用权利要求1-7中任一项所述的制备方法制得的硫和氮共掺杂多孔碳材料。9.采用权利要求1-7中任一项所述的制备方法制得的硫和氮共掺杂多孔碳材料作为钾离子电池负极材料的应用。10.采用权利要求1-7中任一项所述的制备方法制得的硫和氮共掺杂多孔碳材料在制备钾离子电池中的应用。

技术总结
本发明公开一种硫和氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，涉及纳米材料技术领域，包括以下步骤：(1)将乙酸锰和聚乙烯吡咯烷酮混合溶液加入均苯三甲酸溶液中，搅拌，静置，离心、干燥后获得前驱物；(2)将前驱物在氮气气氛中加热碳化，得到MnO纳米晶体，用3mol/L盐酸溶液刻蚀后，清洗、干燥后得到多孔碳材料；(3)将多孔碳材料和硫粉分别放置在管式炉下风口和上风口，氮气气氛下加热保温，得到硫掺杂多孔碳材料；(4)将硫掺杂多孔碳材料置于通入氨气的管式炉，加热保温，冷却至室温后得到硫和氮共掺杂多孔碳材料。本发明的有益效果在于：制备的硫和氮共掺杂多孔碳材料工艺简单高效，安全易行，合成周期短，有望得到推广和产业化生产。有望得到推广和产业化生产。有望得到推广和产业化生产。


技术研发人员：郑方才 李志强 王俊中
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2022/7/1