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专利号: 2023109021233
申请人: 牛百顿(福州)科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)在氮气气氛下,对除杂煤炭进行第一段烧结,制得初烧煤炭;

2

2)在酸性溶液中,以惰性电极为阴极,以初烧煤炭为阳极,在2~50mA/cm电流密度下电解0.5~6h,制得电解煤炭;

3)将电解煤炭进行洗涤和干燥,制得干燥煤炭;

4)在氮气气氛中,对干燥煤炭进行第二段阶跃升温烧结,制得控制膨胀度煤炭;所述的第二段阶跃升温烧结是在氮气气氛中,将干燥煤炭直接置于300~700℃烧结5~50s,或者将干燥煤炭按照50℃/min~150℃/min的加热速率加热至300~700℃,保持温度烧结5~

50s,冷却至室温,制得控制膨胀度煤炭;

5)在反应釜中通入氮气,加入控制膨胀度煤炭,再混入称量的酚基化合物和醛基化合物;持续搅拌混合,加热至80~98℃;加入酚基化合物重量0.1wt.%~5wt.%的催化剂,保温3~10h,制得控制膨胀度煤炭‑热塑性酚醛树脂的复合样品;

6)在氮气气氛中,将控制膨胀度煤炭‑热塑性酚醛树脂的复合样品进行第三段烧结,制得控制膨胀度包覆硬碳材料。

2.根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述酚基化合物与醛基化合物的摩尔比为1:0.2~0.95;所述除杂煤炭与酚基化合物的重量比为1:0.3~2.2。

3.根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述的第一段烧结是第一段程序升温烧结;所述的第一段程序升温烧结是在氮气气氛下,将除杂煤炭按照15℃/min~40℃/min的加热速率加热至750~1100℃,保温烧结2~10h,冷却至室温,制得初烧煤炭。

4.根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述的第三段烧结是第三段程序升温烧结;所述的第三段程序升温烧结是在氮气气氛中,控制膨胀度煤炭‑热塑性酚醛树脂的复合样品按照3℃/min~30℃/min的加热速率加热至

1100~1700℃,保温2~10h;冷却至室温,制得控制膨胀度包覆硬碳材料。

5.根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述的酚基化合物是苯酚、邻甲基苯酚、间甲基苯酚、对甲基苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、对异丙基苯酚、对甲氨基苯酚、对丙基苯酚、对丁基苯酚、对戊基苯酚或者对庚基苯酚;

或者,所述的酚基化合物是邻苯二酚、间苯二酚或对苯二酚的部分羟基与甲醇、丁醇或异丙醇的醚化物。

6.根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述的醛基化合物是甲醛、乙醛、糠醛、丙醛、乙二醛、戊二醛或丙二醛;所述的催化剂是草酸、盐酸、硫酸或磷酸中的一种或两种任意比例的混合物。

7.根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述的酸性溶液是硫酸、盐酸、硝酸的溶液,或硫酸与乙酸、丙酸、乙酸钠、硫酸钠或氧化性的过渡金属化合物的酸性混合溶液;或盐酸与乙酸、丙酸、乙酸钠或硫酸钠的酸性混合溶液;所述的氧化性的过渡金属化合物是高锰酸钠、高锰酸钾、锰酸钠、锰酸钾、硫酸钠、硫酸钾、重铬酸钠、铬酸钠或硫酸铬。

8. 根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述的酸性溶液是浓度为20 wt.%~80wt.%的硫酸与浓度为3wt.%~30 wt.%的乙酸的混合溶液。

9.根据权利要求1所述的电解嵌入技术控制硬碳材料结构层间距的方法,其特征在于,所述的除杂煤炭是除去铁、硅、铝杂离子的煤炭粉;所述的惰性电极是石墨、钛或钛锰合金电极。