[发明专利]褶皱状的硫-大米碳/碳化钛复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种褶皱状的硫-大米碳/碳化钛复合材料，其特征在于，包括多个片状交错连接的大米碳片、生长在所述大米碳片上的碳化钛以及熔融扩散到所述大米碳片和碳化钛的硫，呈现褶皱状的微观形貌；

所述的多个大米碳片交错连接形成三维多孔结构，所述的硫覆盖在所述长有碳化钛的大米碳片上以及成块地堆积在各个大米碳片之间的孔隙内。

2.根据权利要求1所述的褶皱状的硫-大米碳/碳化钛复合材料，其特征在于，所述的大米碳片的厚度为0.3~1.2 μm，所述的碳化钛为无定型纳米颗粒，直径为10~100 nm。

3.根据权利要求1所述的褶皱状的硫-大米碳/碳化钛复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将大米洗净之后浸入水中5~15 h，随后将大米收集起来干燥、膨化处理后，得到以大米为碳源的多孔大米碳材料；

（2）将步骤（1）得到的多孔大米碳材料浸渍在钛酸酯和乙醇的混合溶液中，进行水热反应，水热产物倒入石英坩埚中并置于管式炉内经热处理后得到大米碳/碳化钛复合材料；

（3）将步骤（2）得到的大米碳/碳化钛复合材料与升华硫粉混合均匀，通过熔融扩散法在145~165℃下保温8~16 h，得到褶皱状的硫-大米碳/碳化钛复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的干燥的温度为60~100℃；

所述的膨化处理的条件为：在瞬时膨化设备中，200~300℃的条件下0.5~1.5 MPa保压5~10 min。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的大米、水与步骤（2）中的钛酸酯、乙醇的用量之比为0.9~1.4g：50~100 mL：1.0~4.0 mL：50~100 mL。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的钛酸酯为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的任意一种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的水热反应的温度为200~300℃，水热反应时间为5~10 h；

所述的热处理的条件为，在氩气氛围下加热至1200~1400℃，保温时间2~4 h。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的升华硫粉在大米碳/碳化钛复合材料与升华硫粉混合物中的质量百分含量为50~80%。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，通过熔融扩散法在150~160℃下保温10~14 h。

10.根据权利要求1所述的褶皱状的硫-大米碳/碳化钛复合材料作为锂硫电池正极材料的应用。