得纸衍生微纳结构硬碳材料。
[0040] 实施例2采用本方法制备纸衍生微纳结构硬碳材料
[0041 ] S1、称取5.0g的铜版纸和55ml的去离子水，加入到100ml的水热反应釜中，在温度 为180°C的环境下反应12h。反应结束待自然降至室温（18-25°C)，然后用水和乙醇各洗3次。 然后在温度为60-110°C条件下，干燥10h，获得水热处理纸前驱体。
[0042] S2、取2.0g的水热处理纸前驱体，加入(分散)到60ml的浓度为7M的氢氧化钾溶液 中，搅拌lh后静置36h，然后通过滤纸过滤，取过滤后的固体，在温度为60-110°C条件下，干 燥8-16h，获得干燥产物。
[0043] S3、将上述干燥产物，在氮气(N2)气氛下，以2-10°C/min的升温速率进行升温，升 温至700°C，活化碳化3h，反应结束后冷却至室温，即获得纸衍生微纳结构硬碳材料。
[0044] 实施例3采用本方法制备纸衍生微纳结构硬碳材料
[0045] S1、称取7.0g的哑粉纸和55ml的去离子水，加入到100ml的水热反应釜中，在温度 为170°C的环境下反应8h。反应结束待自然降至室温（18-25°C)，然后用水和乙醇各洗3次。 然后在温度为60-110°C条件下，干燥10h，获得水热处理纸前驱体。
[0046] S2、取3.0g的水热处理纸前驱体，加入(分散)到60ml的浓度为5M的氢氧化钾溶液 中，搅拌lh后静置36h，然后通过滤纸过滤，取过滤后的固体，在温度为60-110°C条件下，干 燥8-16h，获得干燥产物。
[0047] S3、将上述干燥产物，在氮气(N2)气氛下，以2-10°C/min的升温速率进行升温，升 温至900°C，活化碳化5h，反应结束后冷却至室温，即获得纸衍生微纳结构硬碳材料。
[0048] 实施例4采用本方法制备纸衍生微纳结构硬碳材料
[0049] S1、称取10.0g的白卡纸和85ml的去离子水，加入到100ml的水热反应釜中，在温度 为200°C的环境下反应5h。反应结束待自然降至室温（18-25°C)，然后用水和乙醇各洗3次。 然后在温度为60-110°C条件下，干燥10h，获得水热处理纸前驱体。
[0050] S2、取4.0g的水热处理纸前驱体，加入(分散)到60ml的浓度为3M的氢氧化钾溶液 中，搅拌lh后静置96h，然后通过滤纸过滤，取过滤后的固体，在温度为60-110°C条件下，干 燥8-16h，获得干燥产物。
[0051] S3、将上述干燥产物，在氮气(N2)气氛下，以2-10°C/min的升温速率进行升温，升 温至800°C，活化碳化2h，反应结束后冷却至室温，即获得纸衍生微纳结构硬碳材料。
[0052] 参见附图，图1为实施例1至4中制备的纸衍生微纳结构硬碳材料的XRD图。图中，横 坐标是角度，单位为％纵坐标是相对强度，单位为(a.u.)。从图中可以看出，碳化的碳材料 在2Θ为25°和45°处有很弱石墨的衍射峰。
[0053]图2为实施例1至4中制备的纸衍生微纳结构硬碳材料的SEM图。从图中可以看出， 粗纤维被严重腐蚀，有孔的出现，从而形成了纳米颗粒，这些纳米颗粒粘结在一起构成粗纤 维。纳米颗粒有利于电子和钠离子快速扩散，而组装的为微米结构能有效减小比表面积，从 而降低表面膜(SEI)的形成，提高首次库伦效率。
[0054] 图3为实施例1至4中制备的纸衍生微纳结构硬碳材料作为钠离子电池负极材料的 性能图。图3(a)为纸衍生微纳结构硬碳材料的充放电比容量图，图中，横坐标是比容量，单 位为mAh/g;纵坐标是电压，单位为V。从中可以看出，微纳碳材料首次充电比容量为430mAh/ g，且在低电压区间有一定的放电平台，比容量较大，性能优良。
[0055] 图3(b)为纸衍生微纳结构硬碳材料的循环稳定性图，图中，横坐标是循环次数，单 位为mAh/g;左侧纵坐标是比容量，单位为mAh/g;右侧纵坐标是库伦效率，单位为％。图中的 □表示充电，?表示放电，▽表示库伦效率。从中可以看出，经过100次循环后比容量仍能保 持在253mAh/g，说明微纳结构硬碳的钠电循环稳定性好。
[0056] 本发明并不局限上述所列举的【具体实施方式】，本领域的技术人员可以根据本发明 工作原理和上面给出的【具体实施方式】，可以做出各种等同的修改、等同的替换、部件增减和 重新组合，从而构成更多新的实施方式。
【主权项】
1. 纸衍生微纳结构硬碳材料的制备方法，其特征在于，其步骤为： 51、 称取0.1-10.0 g的纸原料和35-85ml的去离子水，加入到25-100ml的水热反应釜中， 在温度为120-200°C的环境下反应2-12h，反应结束待自然降至室温，然后用水和乙醇各洗3 次，然后进行低温干燥处理，获得水热处理纸前驱体； 52、 取0.1-5.(^的水热处理纸前驱体，加入到35-15〇1111的浓度为3-201的氢氧化钾溶液 中，搅拌lh后静置20-96h，然后通过滤纸过滤，取过滤后的固体进行低温干燥处理，获得干 燥产物； 53、 将上述干燥产物在惰性气氛下进行高温活化碳化处理，反应结束后冷却至室温，即 获得纸衍生微纳结构硬碳材料。2. 根据权利要求1所述的纸衍生微纳结构硬碳材料的制备方法，其特征在于:所述纸原 料采用书纸、铜版纸、哑粉纸、灰卡纸、白卡纸和特种纸中的任意一种。3. 根据权利要求1所述的纸衍生微纳结构硬碳材料的制备方法，其特征在于:所述低温 干燥处理为在温度为60-110°C条件下，干燥8-16h。4. 根据权利要求1所述的纸衍生微纳结构硬碳材料的制备方法，其特征在于:所述高温 活化碳化处理为以2-10°C/min的升温速率升温到600-1000°C，活化碳化2-10h。5. 根据权利要求1所述的纸衍生微纳结构硬碳材料的制备方法，其特征在于:所述惰性 气氛为Ar或N2气氛。6. 根据权利要求1所述的纸衍生微纳结构硬碳材料的制备方法，其特征在于:所述室温 为 18-25°C。
【专利摘要】纸衍生微纳结构硬碳材料的制备方法，取纸原料和去离子水加入到水热反应釜中进行反应，反应结束降至室温，用水和乙醇各洗3次，然后进行低温干燥处理，获得水热处理纸前驱体；取水热处理纸前驱体加入到氢氧化钾溶液中，搅拌后静置，然后通过滤纸过滤，取过滤后的固体进行低温干燥处理，获得干燥产物；将干燥产物在惰性气氛下进行高温活化碳化处理，即获得纸衍生微纳结构硬碳材料，本发明的制备方法具有操作简便易行，可重复性强，成本低，对环境无污染的特点，利用本方法制备的纸衍生微纳结构硬碳材料作为室温钠离子电池的负极，能够克服块体石墨材料钠离子电池容量低、循环稳定性差等严重的问题，具有循环稳定性强、电池比容量高的特点。
【IPC分类】H01M4/583, C01B31/02, H01M10/38, B82Y40/00, H01M4/1393
【公开号】CN105514507
【申请号】CN201610072470
【发明人】郑鹏, 刘婷, 郭守武
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年2月2日