一种碳材料的制备方法

摘要

本发明公开一种碳材料的制备方法，即以过渡金属离子作为催化剂，以有机溶剂为碳源，电化学合成碳材料的制备方法。即直接在有机溶剂中添加一定量过渡金属离子盐作为催化剂，在外加直流高压的作用下，在阴极极板上电化学合成碳材料，然后用稀盐酸水溶液直接溶解，再依次用同样浓度的稀盐酸水溶液、乙醇分别离心洗涤，干燥即得碳材料。本方法即以过渡金属离子作为催化剂，采用外加高压电场，常温、常压下,有机溶剂为碳源合成碳材料。该方法具有操作简单、反应条件易控制等优点。

主权项

一种碳材料的制备方法，其特征在于所述的碳材料的制备方法即以过渡金属离子作为催化剂，以有机溶剂为碳源，通过电化学反应得到碳材料，其制备过程具体包括以下步骤：（1）、阴极基底的前处理取金属箔作为沉积基底，使用除油液超声30min后放在氮气氛围下的马弗炉中控制温度为600℃，退火处理4‑6h后，自然冷却至室温，将退火处理后的金属箔进行电化学抛光；所述的金属箔为铜箔、铝箔或不锈钢箔；（2）、有机电解液的制备将过渡金属离子盐溶解于有机溶剂中，得到浓度为0.1‑500mmol/L的过渡金属离子盐溶液；所述的过渡金属离子盐为Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺或Ni²⁺的硝酸盐，所述的有机溶剂为沸点150‑300℃的极性溶剂；所述的极性溶剂为吡咯、吡啶、吡咯烷酮系列、吡咯同系物、吡咯同系物中的一种或两种以上组成的混合溶剂；所述的吡咯烷酮系列为1‑甲基‑2‑吡咯烷酮、1‑乙基‑2‑吡咯烷酮、2‑吡咯烷酮、N‑乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯基吡咯烷酮； 所述的吡啶同系物为α‑甲基吡啶、β‑甲基吡啶、γ‑甲基吡啶、2，6‑二甲基吡啶或2，5‑二甲基吡啶；所述的吡咯同系物为N‑苯基吡咯烷、N‑甲基‑3‑吡咯烷醇或1‑乙基‑2‑氨甲基四氢吡咯；（3）、电化学合成碳材料以铂或不锈钢作为阳极，以步骤（1）中电化学抛光后的金属箔作为阴极，以步骤（2）所得的过渡金属离子盐溶液为电解液，在温度为40‑60℃的水浴中，磁力条件下控制搅拌转速为60‑100r/min进行电化学反应10‑20min后，在阴极材料金属箔的表面得到一层碳材料；所述的电化学反应过程控制阴、阳极片之间的间距为1‑5mm，外加电压为200‑400V；（4）、将步骤（3）所得的阴极材料金属箔的表面用稀盐酸水溶液直接溶解，再依次用同样浓度的稀盐酸水溶液、乙醇分别离心洗涤三遍后，置于80℃烘箱干燥12h，即得碳材料。