1.一种硫掺杂硬碳材料,其特征在于,所述硬碳材料具有多孔结构,所述硫原子至少部分分布在所述硬碳材料的内部。
2.如权利要求1所述的硫掺杂硬碳材料,其特征在于,所述硬碳材料中硫含量为2~
10wt%;
优选地,所述硬碳材料具有分级孔结构;
进一步优选地,所述硬碳材料分布有微孔、介孔和大孔;
优选地,所述硬碳材料的孔径分布为0.5nm~2μm;
2
优选地,所述硬碳材料的比表面积为280~1189m/g。
3.一种如权利要求1或2所述的硫掺杂硬碳材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:(1)将高硫煤酸洗,然后浸渍于碱性溶液中,制得预产品;
(2)在保护性气氛下,将预产品进行热处理,制得硬碳材料。
4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述高硫煤的硫含量为3~8wt%;
优选地,步骤(1)所述酸洗的过程包括:将所述高硫煤粉碎,浸渍于酸溶液中,过滤,干燥;
优选地,所述酸溶液包括盐酸溶液和/或氢氟酸溶液;
优选地,所述盐酸溶液的浓度为0.5~5mol/L;
优选地,所述氢氟酸酸溶液的浓度为0.1~1mol/L;
优选的,所述酸洗的时间为12~28h。
5.如权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述碱性溶液中溶质与酸洗后的高硫煤质量比为0.5:1~4:1;
优选地,所述的碱性溶液包括KOH溶液和/或NaOH溶液;
优选地,所述浸渍于碱性溶液中的时间为12~28h;
优选地,所述干燥过程为冷冻干燥。
6.如权利要求3-5之一所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述热处理温度为600~
900℃;
优选地,所述热处理的升温速率为0.5~5℃/min;
优选地,所述热处理的时间为1~6h;
优选地,所述保护性气氛包括惰性气氛,优选包括氮气气氛、氩气气氛和氦气气氛中的任意一种或至少两种的组合。
7.如权利要求3-6之一所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)之后进行步骤(3):将硬碳材料进行酸溶液浸泡、洗涤、过滤和烘干过程;
优选地,所述酸溶液包括盐酸溶液和/或氢氟酸溶液;
进一步优选,所述酸溶液为盐酸溶液;
优选地,所述酸溶液的浓度为0.5~5mol/L;
优选的,所述酸洗的时间为6~24h;
优选地,所述洗涤包括去离子水洗涤;
优选地,所述烘干的温度为80~120℃。
8.如权利要求3-7之一所述的硫掺杂硬碳材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:(1)将硫含量为3~8%的高硫煤在酸溶液中酸洗12~28h后,浸渍于碱性溶液中12~
28h,其中碱溶液溶质与酸洗后的高硫煤质量比为0.5:1~4:1,冷冻干燥后制得预产品;
(2)将预产品以0.5~5℃/min的升温速率至600~900℃温度下进行热处理,保温1~
6h,制得硬碳材料;
(3)将硬碳材料在0.5~5mol/L的盐酸溶液中浸泡6~24h、去离子水洗涤、过滤和80~
120℃烘干。
9.一种如权利要求1或2所述硫掺杂硬碳材料的用途,其特征在于,所述硬碳材料用于电池领域,优选用于钾离子电池领域;
优选地,所述硬碳材料用作钾离子电池的负极材料。
10.一种钾离子电池,其特征在于,所述钾离子电池包括权利要求1或2所述的硫掺杂硬碳材料;
优选地,所述钾离子电池的负极材料包括权利要求1或2所述的硫掺杂硬碳材料;
优选地,所述钾离子电池的负极材料为权利要求1或2所述的硫掺杂硬碳材料。