h，得到交换树脂；
[0116](4)将Sg步骤(3)中交换树脂装入石英瓷舟，放入管式炉中，在N2氛围下，以5 °C /min的升温速率升温至1000°C，保温80min，再以5°C /min的降温速率降至室温，得到碳粉；
[0117](5)将0.8g步骤(4)中的碳粉进行球磨2h，然后将球磨后的碳粉与甘氨酸混合(碳粉:甘氨酸的质量比为1:8)，放入管式炉中，在队氛围下，以5°C /min的升温速率升温至1000°C，保温80min，再以5°C /min的降温速率降至室温，得到具有金属光泽的升华沉积碳。
[0118]实施例10
[0119]一种具有金属光泽的升华沉积碳，通过以下制备方法制备得到:
[0120](I)在机械搅拌(搅拌的转速为600rpm)的条件下，将1g阴离子交换树脂(大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂D301)采用0.75M的K0H(500mL)预处理18h ；
[0121](2)将步骤(I)中预处理后的阴离子树脂用去离子水漂洗抽滤至中性，于70°C干燥 1h ；
[0122](3)将300mL K4[Fe (CN)6]溶液(浓度为0.1M)加入到步骤(2)中经过干燥的阴离子交换树脂中，在N2氛围和搅拌(搅拌的转速为600rpm)的条件下，交换9h，用去离子水漂洗抽滤至中性；然后再加入相同量K4[Fe(CN)6]溶液，交换9h，用去离子水漂洗抽滤至中性，如此重复6次；最后将漂洗至中性的树脂于70°C干燥8h，得到交换树脂；
[0123](4)将Sg步骤(3)中交换树脂装入石英瓷舟，放入管式炉中，在N2氛围下，以5°C/min的升温速率升温至1000°C，保温80min，再以5°C /min的降温速率降至室温，得到碳粉；
[0124](5)将0.8g步骤(4)中的碳粉进行球磨2h，然后将球磨后的碳粉与甘氨酸混合(碳粉:甘氨酸的质量比为1:8)，放入管式炉中，在队氛围下，以2V /min的升温速率升温至1000°C，保温60min，再以2°C /min的降温速率降至室温，得到具有金属光泽的升华沉积碳。
[0125]升华沉积碳在燃料电池和锂离子电池中性能测试条件为:
[0126]对实施例1制备的的具有金属光泽的升华沉积碳在燃料电池中的测试:进行燃料电池氧还原反应性能测试采用三电极体系，工作电极为玻碳旋转盘电极，升华沉积碳以浆料的形式滴到旋转电极表面，充分干燥后测试。参比电极为银/氯化银电极，对电极为铂片。测试在0.1M KOH溶液中进行，温度为25度，采用美国PINE双恒电位仪进行测试，电位范围为-0.7V到0.2V,扫描速度为10毫伏每秒，电极转速为400-2500rpm。
[0127]对实施例1制备的的具有金属光泽的升华沉积碳进行锂电测试:将升华沉积碳作为负极材料，做成浆料涂布在铜箔表面，干燥后和隔膜、锂片对电极封装在2032电池壳中。采用新威尔锂电测试系统，以100毫安每克的电流密度进行充放电，循环至160次。电池的循环伏安测量是在科斯特电化学工作站上进行，采用三电极体系，升华沉积碳为工作电极，参比电极和对电极都是锂片，扫描范围0-3伏，扫描速度0.5毫安每秒。
[0128]上述实施例本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:具体包括以下步骤: (1)选取离子交换树脂，对离子交换树脂进行预处理； (2)将步骤(I)经过预处理的离子交换树脂漂洗至中性，干燥； (3)将金属盐溶液加入到步骤(2)中经过干燥的离子交换树脂中，在N2氛围和搅拌的条件下，交换5?15h，漂洗抽滤至中性；然后再加入金属盐溶液，交换5?15h，漂洗抽滤至中性，如此重复5?10次；最后将漂洗至中性的树脂于60?80°C干燥6?12h，得到交换树脂； (4)将步骤(3)中交换树脂放入管式炉中，在队氛围下，以2?10°C/min的升温速率升温至900?1100°C，保温30?120min，再以2?10°C /min的降温速率降至室温，得到碳粉； (5)将步骤(4)中的碳粉进行球磨，然后将球磨后的碳粉与甘氨酸混合，放入管式炉中，在队氛围下，以2?10°C /min的升温速率升温至900?1100°C，保温30?120min，再以2?10°C /min的降温速率降至室温，得到具有金属光泽的升华沉积碳。
2.根据权利要求1所述具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的离子交换树脂为阳离子交换树脂或阴离子交换树脂。
3.根据权利要求2所述具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:所述的阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，弱酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂或大孔弱酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
4.根据权利要求2所述具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:所述阴离子交换树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂或大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。
5.根据权利要求1所述具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述预处理分为阳离子交换树脂的预处理和阴离子交换树脂的预处理； 所述阳离子交换树脂的预处理方法为在搅拌的条件下，将5?20g阳离子交换树脂采用50?100mL的酸溶液预处理12?24h ;所述酸溶液浓度为0.5?IM ;所述酸溶液为HCl溶液；所述搅拌的转速200?100rpm ； 所述阴离子交换树脂的预处理方法为:在搅拌的条件下，将5?20g阴离子交换树脂采用50?100mL的碱溶液预处理12?24h ;所述碱溶液浓度为0.5?IM ;所述碱溶液为KOH溶液或NaOH溶液；所述搅拌的转速为200?lOOOrpm。
6.根据权利要求1所述具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述金属盐溶液的浓度为0.05?0.15M，所述金属盐溶液与离子交换树脂的用量比为(100 ?500) mL: (5 ?20) g。
7.根据权利要求1所述具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述离子交换树脂为阳离子交换树脂时，所述金属盐溶液为FeCl2溶液，FeCl 3溶液，Ni (NO3) 2溶液，NiCl 2溶液，CoCl 2溶液或Co (NO 3) 2溶液中的一种以上；所述离子交换树脂为阴离子交换树脂时，所述金属盐溶液为K3 [Fe (CN) 6]溶液或K4 [Fe (CN) 6]溶液中的一种以上。
8.根据权利要求1所述具有金属光泽的升华沉积碳的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述漂洗采用去离子水进行漂洗；所述干燥条件为于60?80°C干燥6?12h ; 步骤(3)中所述搅拌速度为400?SOOrpm ;所述漂洗采用去离子水进行漂洗； 步骤(5)中所述球磨时间为I?3h ;所述碳粉与甘氨酸的质量比为1: (6?12)。
9.一种具有金属光泽的升华沉积碳是由权利要求1?8任一项所述的制备方法制备得到。
10.根据权利要求9所述具有金属光泽的升华沉积碳的应用，其特征在于:所述具有金属光泽的升华沉积碳在燃料电池催化剂载体、锂离子电池负极材料和超级电容器电极材料中的应用。
【专利摘要】本发明属于电化学领域，公开了一种具有金属光泽的升华飞碳及其制备方法与应用。该方法包括以下步骤：首先对离子交换树脂进行预处理，漂洗，干燥；加入金属盐溶液，在N2氛围和搅拌的条件下，进行交换，漂洗，再加入金属盐溶液，如此重复多次，干燥，得到交换树脂；将交换树脂进行高温裂解石墨化处理，得到碳粉；最后加入甘氨酸，在N2氛围下，以2-10℃/min的升温速率升温至900-1100℃，保温30-120min，再以2-10℃/min的降温速率降至室温，得到具有金属光泽的升华沉积碳。本发明的方法简单，成本低；所述沉积碳能提高燃料电池催化剂的活性，锂离子电池的容量和寿命；具有较好的市场前景和发展潜力。
【IPC分类】H01M4-66, C01B31-02, H01G11-68
【公开号】CN104555983
【申请号】CN201410831354
【发明人】孟辉, 欧阳文鹏
【申请人】暨南大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日