[发明专利]硫掺杂多孔碳、桉木黑液制备硫掺杂多孔碳的方法及应用

说明书

本发明公开了硫掺杂多孔碳、桉木黑液制备硫掺杂多孔碳的方法及应用，其方法为：将黑液干燥获得黑液粉末，在惰性气氛下，将黑液粉末煅烧获得前驱体，采用酸溶液对煅烧后的黑液粉末进行纯化处理获得硫掺杂多孔碳；其中，黑液为利用硫酸盐法对桉木制浆形成的黑液；所述煅烧的过程为：先升温至250～350℃，保温，然后继续升温至不低于500℃，保温。该方法处理硫酸盐法桉木制浆形成黑液制备的多孔碳材料，具有较大的比表面积。经过实验证明，该多孔碳材料具有较好的电化学性能。

技术领域

本发明属于造纸废水处理及电池材料技术领域，涉及硫掺杂多孔碳、桉木黑液制备硫掺杂多孔碳的方法及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着经济的快速发展和人类生活水平的不断提升，煤、石油、天然气等大量不可再生资源开始快速消耗，同时还伴随着环境的严重破坏，人类迫切需要安全、环保、高效、可再生的材料来缓解这种现象的出现。目前，可再生的生物质纤维资源的高效利用吸引了大量研究者的兴趣，生物质纤维资源包括丰富的纤维素、半纤维素和木质素。研究表明，1g木质素含有约2.27kj的能量，每年木质素质量约为70亿吨，其所含的能量为每年出产石油的15-20倍。如何高效、清洁的合理利用这些木质素成为解决能源与环境问题的关键。

制浆造纸过程就是分离植物纤维组分、利用植物中纤维素和部分半纤维素的过程，为了高效分离纤维素组分，木质素需要降解溶出在黑液中，作为废料木质素是黑液中固形物的主要成分，而且黑液中存在着无机物残余药品、有机溶解产物，含高浓有机溶解物的制浆黑液生化耗氧量(BOD)可达5000-40000g·L^-1，这些有机溶解物的存在会大量消耗水中的溶解氧，影响水质，如果直接排放到水体中会破坏水体环境的平衡。目前主要处理制浆黑液的措施是进行燃烧，回收热值并进行碱回收，但是将黑液中大量木质素进行直接燃烧造成了生物质纤维资源的浪费，并且也对环境造成了极大污染，导致大气中的可循环碳的急速增加，因而需要一种环保、高效、高值的处理方式来解决此类问题。

近些年来清洁环保的可充电锂离子电池(LIBs)受到了人们的广泛关注，由于LIBs具有较高的充放电容量、质量轻、稳定性高等优点，被广泛应用于各种电子产品、电动汽车等领域。目前商用的LIBs负极材料是石墨，石墨的理论容量只有372mAh·g^-1，由于在锂离子嵌入/嵌出反应过程中，石墨能够保持良好的比容量和循环稳定性，使石墨负极材料得到了广泛应用，但石墨存在低的理论容量和差的倍率性等缺陷，进而使石墨的使用范围受到了一定限制。

现有技术中已经将制浆黑液制备锂离子电池负极材料方法，然而，本发明的发明人经过研究发现，利用硫酸盐法对桉木制浆形成的黑液，采用现有利用黑液制备锂离子电池负极材料的方法无法获得电化学性能优异的锂离子电池负极碳材料。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供硫掺杂多孔碳、桉木黑液制备硫掺杂多孔碳的方法及应用，能够将硫酸盐法对桉木制浆形成的黑液制备成用于锂离子电池负极的多孔碳材料，该多孔碳材料具有较好的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种桉木黑液制备硫掺杂多孔碳的方法，将黑液干燥获得黑液粉末，在惰性气氛下，将黑液粉末煅烧，采用酸溶液对煅烧后的黑液粉末进行纯化处理获得硫掺杂多孔碳；其中，黑液为利用硫酸盐法对桉木制浆形成的黑液；所述煅烧的过程为：先升温至250～350℃，保温，然后继续升温至不低于500℃，保温。