CN118306978B 聚氯乙烯衍生硬碳材料及其制備方法、應(yīng)用和電池 （上海交通大學(xué)）

本發(fā)明公開(kāi)了一種聚氯乙烯衍生硬碳材料量比為5％_50預(yù)脫鹵的溫度為250_500℃,時(shí)積、更大的層間距和更發(fā)達(dá)的離子/電子傳導(dǎo)網(wǎng)2烯，所述熱塑性樹(shù)脂和所述PVC粉末的質(zhì)量比為5％_50所述預(yù)脫鹵反應(yīng)的溫度為250_2.如權(quán)利要求1所述的聚氯乙烯衍生硬碳材料的34[0002]全世界范圍內(nèi)對(duì)化石燃料資源燃燒與短缺造成的能源和環(huán)境問(wèn)題的擔(dān)憂與日俱料廢棄物用作碳合成的前驅(qū)體不失為一種變廢為寶的[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的PVC基硬碳材料倍率性能和[0005]本發(fā)明通過(guò)先將PVC粉末和熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行加熱熔煉，再經(jīng)低溫預(yù)脫鹵和無(wú)機(jī)鹽PVC的部分脫鹵，部分脫鹵的聚氯乙烯聚合物上豐富的活性碳鏈和熱塑性樹(shù)脂的活性碳鏈5聚乙烯，所述熱塑性樹(shù)脂和所述PVC粉末的質(zhì)量比為5％_50所述預(yù)脫鹵反應(yīng)的溫度為[0013]步驟(1)中，所述熱塑性樹(shù)脂和所述PVC粉末的質(zhì)量比較佳地為5％_20例如6[0038]當(dāng)所述無(wú)機(jī)鹽為NaCl時(shí)，所述碳化的溫度較佳地為810_1000℃,例如820℃、850[0045]本發(fā)明中，所述聚氯乙烯衍生硬碳材料的外部較佳地包覆連續(xù)的少層石墨烯碳7[0059](3)本發(fā)明為廢鹵塑料升級(jí)利用提供了一個(gè)新的解決方案，促進(jìn)了將鋰離子電池[0060]圖1的(a)部分為實(shí)施例1所制備的硬碳材料的HRTEM圖；圖1的(b)部分為實(shí)施例1[0067]將1gPVC和0.1g聚丙烯在加熱爐中(氬氣氛[0068]將物質(zhì)A裝入石英坩堝中置于管式爐中預(yù)脫鹵，在300sccm氬氣的氣流下加熱至8出，破開(kāi)石英玻璃管后將獲取的材料用水和乙醇的混合溶液(體積比為1:3)洗滌除去NaCl[0094]將制備得到的聚氯乙烯衍生硬碳材料和預(yù)脫鹵樣品進(jìn)行了形貌表征。根據(jù)SEM電9高溫碳化之后形成了邊緣清晰的硬碳?jí)K狀顆粒。通過(guò)HRTEN圖和FFT圖(圖1)進(jìn)一步觀察到所制備的硬碳材料的外部包覆連續(xù)的少層(n<5)石墨烯碳層，內(nèi)部呈無(wú)序湍流結(jié)構(gòu)的復(fù)合[0099]將實(shí)施例和對(duì)比例所制備的硬碳材料以及實(shí)施例1所制備的預(yù)脫鹵樣品按照本領(lǐng)脫鹵樣品在碳化過(guò)程中產(chǎn)生HCl氣流對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞作用越大，因而相應(yīng)溫度下的硬碳材料[0103]此外，預(yù)脫鹵樣品在碳化過(guò)程中產(chǎn)生的HCl氣流對(duì)硬碳材料內(nèi)部的造孔作用也更[0104]根FT_IR圖譜，可知PVC樣品中存在600_640cm_1之間的C_Cl伸縮振動(dòng)峰，1180_1350cm_1之間的H_CCl變形振動(dòng)峰和2906_2967cm_1之間的Cl_C_變形振動(dòng)峰等一系列氯代烴特征峰。經(jīng)歷預(yù)脫鹵后，600_640cm_1附近_1間的H_CCl的變形振動(dòng)峰轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)CH2的變形振動(dòng)峰。同時(shí)觀察到[0105](4)通過(guò)兩步法制備少層石墨烯包覆聚氯乙烯衍生硬碳材料的產(chǎn)碳率高達(dá)26％_[0107]通過(guò)組裝CR_2016型紐扣電池對(duì)所制備樣品進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量。工作電極極片的制其裁剪成直徑為1cm×1cm的圓狀極片。漿料由活性物質(zhì)(制備的硬碳材料)、超導(dǎo)電炭黑_1例1所制備的硬碳材料在5C下和0.1C下的可逆容量的比值為75遠(yuǎn)大于60這說(shuō)明從工引入NaCl熔鹽作為石墨烯模板和封層劑對(duì)硬碳材料獨(dú)特結(jié)構(gòu)的形成是不可或缺的。盡管[0117]通過(guò)組裝CR_2016型紐扣電池對(duì)所制備樣品進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量。工作電極極片的制其裁剪成直徑為1cm×1cm的圓狀極片。漿料由活性物質(zhì)(制備的硬碳材料)、超導(dǎo)電炭黑[0118]通過(guò)組裝K/K+半電池研究了實(shí)施例1所制備硬碳材料的鉀離子儲(chǔ)存性能，其在0.5C下的首圈充放電中表現(xiàn)出312.2/47