CN104577127B - 一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用，属于无机材料领域，将钠(锂)源、硼酸、有机配体和羧基碳球混合，采用固相烧结法制备得到。通过该方法可以较为简便地制备出具有热稳定性好、离子电导率高的电解质材料。所得产品不易吸水，易储存运送，易回收。本发明制备的可用做电解质的硼酸盐功能化的羧基碳球材料在有机溶剂的离子电导率都高于其对应的硼酸盐的离子电导率，且达到电池对电解质的要求。

Description

一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于无机材料领域，具体涉及一种羧基球形碳材料功能化的方法，得到一种具有热稳定性好、离子电导率高的电解质材料。
背景技术
电池是一种化学电源，是能源工业的重要组成部分。随着科技水平的提高和用电器具的需要，对电池提出了容量大、体积小、重量轻、寿命长、无污染、使用方便、安全可靠、经济实惠等更高的要求。目前，商用电池的电解质已有很多种，它们都有各自的优点和缺点，有的热稳定性好但有毒，且污染环境；有的电解液具有较高电导率但非常容易爆炸且不安全；有的与正极材料不相容、对水敏感且热稳定性低；有的电解液的低温电导率值相对低。
在化学和材料科学中，碳复合材料由于它们的物理化学稳定性，电化学性能，能量密度，低成本和环保，一直是一个热门的话题。到目前为止，碳材料及其衍生物已广泛应用在电化学，吸附，催化和生物医学等领域。近年来，功能化的碳材料已应用于各种电极材料，主要是用来改善电子导电性和保护电极材料，如Yunming Li等将非晶型的单分散的硬碳小球作为钠离子电池的负极电极材料，具有高的能量密度、高的初始库伦效率以及极好的循环性能。碳涂层被用来改善锂离子电池和钠离子电池的正极和负极材料的电化学性能；如He Gao等Li9Fe3(P2O7)3(PO4)2/C复合材料作为锂离子电池的阳极材料，具有良好的电化学性能。
电解质的选择会对电池的循环寿命和容量产生很大的影响，因此研究新型的，具有热稳定性好、离子电导率高的电解质材料是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用做电解质的，硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法，通过较为简便的方法制备出具有热稳定性好、离子电导率高的电解质材料，所得产品容易储存和回收利用，不易吸水。
本发明采用的技术方案是：一种硼酸盐功能化的羧基碳球，制备方法包括如下步骤：将钠源或锂源、硼酸、有机配体和羧基碳球混合，研磨均匀，在90-130℃的条件下反应3-10h，然后在180-250℃的条件下反应3-10h，得硼酸盐功能化的羧基碳球。
上述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，所述的羧基碳球的制备方法为：将糖类溶于去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在160-210℃的条件下反应18-24h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在200-450℃的条件下反应3-10h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
上述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，所述的糖类为葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、纤维素、麦芽糖或淀粉。
上述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，所述的钠源为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠；所述的锂源为氢氧化锂或碳酸锂。
上述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，所述的有机配体为有机酸或酚类的一种或二种的组合。优选的，所述的有机酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、邻苯二甲酸、水杨酸、柠檬酸、乙醇酸、马来酸、酒石酸或苹果酸的一种或二种以上的组合。优选的，所述的酚类为邻苯二酚。
上述的硼酸盐功能化的羧基碳球，按质量比，钠源或锂源：硼酸：有机配体：羧基碳球＝0.1-2：0.1-3：0.5-6：0.05-0.6。
本发明的有益效果是：本发明原料廉价、工艺简便，所得硼酸盐功能化的羧基碳球可作为电池电解质材料，极大地丰富了混合碳材料的应用。本发明制备的硼酸盐功能化的羧基碳球具有较高的离子电导率，离子电导率达到电池级要求，并具有较好的热稳定性。本发明反应基本条件为直接固相烧结反应，具有简便、温和、绿色的优势。
附图说明
图1-1为实施例1制备的羧基碳球(a)的扫描电镜图。
图1-2为实施例1对比实验制备的硼酸盐(b)的扫描电镜图。
图1-3为实施例1本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球(c)的扫描电镜图。
图2-1为实施例1制备的羧基碳球(a)的红外光谱图。
图2-2为实施例1本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球(c)和对比实验制备的硼酸盐(b)的红外光谱图。
图3-1为实施例1制备的羧基碳球(a)的X-射线粉末衍射图。
图3-2为实施例1本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球(c)和对比实验制备的硼酸盐(b)的X-射线粉末衍射图。
图4为实施例1的热重曲线图；
图中，a：羧基碳球；b：对比实验制备的硼酸盐；c：本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。下列实施例中所采用的化学药品皆为市售化学品。
实施例1一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g葡萄糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应18h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在210℃的条件下反应3h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球(a)。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.12g氢氧化钠、0.18g硼酸、0.76g乙二酸和0.05g羧基碳球，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应3h，然后升温至180℃条件下反应3h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球(c)。
(三)对比实验
1)分别称取0.12g氢氧化钠、0.18g硼酸、0.76g乙二酸，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应3h，然后升温至180℃条件下反应3h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐(b)。
(四)测试结果
1、离子电导率测试。测试结果如下：
室温下，2.50g/L羧基碳球(a)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中的离子电导率为0.005mScm-1；2.50g/L羧基碳球在乙腈(AN)溶剂中的离子电导率为0.0013mScm-1。
室温下，2.50g/L对比实验制备的硼酸盐(b)在DMF溶剂中的离子电导率为0.656mScm-1；2.50g/L对比实验制备的硼酸盐在AN溶剂中的离子电导率为0.258mScm-1。
室温下，2.50g/L实施例1制备的硼酸盐功能化的羧基碳球(c)在DMF溶剂中的离子电导率为1.112mScm-1；2.50g/L实施例1制备的硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.643mScm-1。
可见，通过本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球材料的离子电导率有大幅度的提高，离子电导率达到了电池级要求。
2、扫描电子显微镜(SEM)测试，测试结果如图1-1～图1-3所示。
图1-1为羧基碳球，可见，表面非常光滑，完全没有皲裂现象，且粒径均一，大约都在1μm左右的球状物。图1-2为对比实验制备的硼酸盐，可见，为不规则的块状体，分布不均匀。图1-3为本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球，从图中可以看出，球的表面被硼酸盐包裹，而且比较均匀，碳球直径明显变大。
3、红外光谱(IR)测试，测试结果如图2-1～图2-2所示。
图2-1中a为羧基碳球，1722cm-1和1257cm-1为羧酸的特征吸收峰，表明在碳球上含有羧基官能团。图2-2中b为对比实验制备的硼酸盐，1820cm-1、1776cm-1处吸收峰为C＝O发生振动耦合产生的吸收峰，1327cm-1处吸收峰为C-O-B-O-C伸缩振动峰，1091cm-1处吸收峰为硼氧键(B(4)-O)的对称伸缩振动，991cm-1处吸收峰为硼氧键(B(4)-O)的反对称伸缩振动峰。图2-2中c为本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球，从图中可以看出，1820cm-1和1776cm-1(C＝O发生振动耦合)、1327cm-1(C-O-B-O-C伸缩振动峰)、1091cm-1和991cm-1(四配位硼氧键(B(4)-O)的对称伸缩振动和反对称伸缩)和1327cm.-1(B-O的伸缩振动)等处吸收峰的吸收强度减弱，而1643cm-1、1386cm-1、1322cm-1和772cm-1左右等处吸收峰的强度增强。
4、X-射线粉末衍射(XRD)测试，测试结果如图3-1～图3-2所示。
图3-1中a为羧基碳球，其特征衍射峰在2θ＝25°左右。图3-2中b为对比实验制备的硼酸盐，在2θ＝21.96°、37.34°和41.5°处出现了最强峰，在2θ＝13.94°、17.24°、26.82°、30.42°和49.76°等处出现了次强峰。图3-2中c为本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球，从图中可以看出，硼酸盐的特征衍射峰的强度减弱，同时在2θ＝31.74°、34.54°和38.74°等处的衍射峰的强度明显增强。
5、热重分析(TG)测试，测试结果如图4所示。
图4中a为羧基碳球，在300℃之前有明显的失重。图4中b为对比实验制备的硼酸盐，在300℃之前没有失重。图4中c为本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球，从图中可以看出，在300℃之前有较少的失重，与羧基碳球相比有更好的热稳定性；分解温度达到700℃时，与对比实验制备的硼酸盐相比，本发明方法制备的硼酸盐功能化的羧基碳球材料的最后残留物质更多。
实施例2一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g蔗糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应18h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在210℃的条件下反应3h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.12g氢氧化钠、0.18g硼酸、0.76g乙二酸和0.05g羧基碳球，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于110℃条件下反应3h，然后升温至240℃条件下反应3h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.056mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.554mScm-1。
实施例3一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g乳糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应18h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在210℃的条件下反应3h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.12g氢氧化钠、0.18g硼酸、0.76g乙二酸和0.05g羧基碳球，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应6h，然后升温至180℃条件下反应6h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.180mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.632mScm-1。
实施例4一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g果糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应18h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在210℃的条件下反应3h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.12g氢氧化钠、0.18g硼酸、0.85g水杨酸和0.05g羧基碳球，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应3h，然后升温至240℃条件下反应3h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.155mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.616mScm-1。
实施例5一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g纤维素溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应18h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在210℃的条件下反应3h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.12g氢氧化钠、0.18g硼酸、0.50乙二酸、0.65g水杨酸和0.05g羧基碳球，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应5h，然后升温至180℃条件下反应5h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.096mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.564mScm-1。
实施例6一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g麦芽糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应18h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在210℃的条件下反应3h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.22g氢氧化锂、0.38g硼酸、0.76乙二酸和0.2g羧基碳球，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应3h，然后升温至180℃条件下反应3h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于70℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.136mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.653mScm-1。
实施例7一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g淀粉溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应18h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在210℃的条件下反应3h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.22g氢氧化锂、0.38g硼酸、0.36乙二酸、0.50g邻苯二酚和0.2g羧基碳球，置于研钵中，采用手工干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应8h，然后升温至180℃条件下反应8h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.275mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.745mScm-1。
实施例8一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g葡萄糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在180℃的条件下反应20h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在240℃的条件下反应5h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取1.15g碳酸钠、1.23g硼酸、1.34g酒石酸和0.05g羧基碳球，置于球磨机的球磨罐中，采用球磨机干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应3h，然后升温至220℃条件下反应3h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.252mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.714mScm-1。
实施例9一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将4.5g葡萄糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在200℃的条件下反应20h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在300℃的条件下反应4h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.74g碳酸锂、1.23g硼酸、0.75g苹果酸、0.83g邻苯二甲酸和0.3g羧基碳球，置于球磨机的球磨罐中，采用球磨机干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应6h，然后升温至180℃条件下反应6h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.190mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.674mScm-1。
实施例10一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将5.0g葡萄糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在200℃的条件下反应20h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在300℃的条件下反应4h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取0.84g碳酸氢钠、1.23g硼酸、1.16g马来酸和0.15g羧基碳球，置于球磨机的球磨罐中，采用球磨机干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于110℃条件下反应6h，然后升温至240℃条件下反应6h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于70℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.065mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.614mScm-1。
实施例11一种硼酸盐功能化的羧基碳球及其制备方法和应用
(一)羧基碳球
制备方法为：将5.0g蔗糖糖溶于36ml去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在200℃的条件下反应20h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在300℃的条件下反应4h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
(二)硼酸盐功能化的羧基碳球
制备方法如下：
1)分别称取1.48g碳酸锂、2.46g硼酸、1.92g柠檬酸、1.32g戊二酸和0.4g羧基碳球，置于球磨机的球磨罐中，采用球磨机干法研磨的方法，使其混合均匀。
2)将研磨均匀的混合物放入瓷坩埚中，在烘箱中于100℃条件下反应4h，然后升温至220℃条件下反应4h。
3)待反应后的产物冷却至室温，用无水乙醇洗涤数次后，抽滤，在真空干燥箱中于60℃下干燥24h，得目标产物硼酸盐功能化的羧基碳球。
(三)室温下，2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在DMF溶剂中的离子电导率为1.253mScm-1；2.50g/L硼酸盐功能化的羧基碳球在AN溶剂中的离子电导率为0.763mScm-1。

Claims (9)

1.一种硼酸盐功能化的羧基碳球，其特征在于制备方法包括如下步骤：将钠源或锂源、硼酸、有机配体和羧基碳球混合，研磨均匀，在90-130℃的条件下反应3-10h，然后在180-250℃的条件下反应3-10h，得硼酸盐功能化的羧基碳球；
所述的羧基碳球的制备方法为：将糖类溶于去离子水中，得到无色透明溶液，将无色透明溶液转移到不锈钢反应釜中，在160-210℃的条件下反应18-24h得到产物，将产物经过滤、洗涤、干燥后，得到褐色粉末；将褐色粉末置于马弗炉中，在200-450℃的条件下反应3-10h，反应完成后得到黑色的产物，将产物洗涤至中性，过滤，经干燥后得到羧基碳球。
2.根据权利要求1所述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，其特征在于：所述的糖类为葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、纤维素、麦芽糖或淀粉。
3.根据权利要求1所述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，其特征在于：所述的钠源为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠；所述的锂源为氢氧化锂或碳酸锂。
4.根据权利要求1所述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，其特征在于：所述的有机配体为有机酸或酚类的一种或二种的组合。
5.根据权利要求4所述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，其特征在于：所述的有机酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、邻苯二甲酸、水杨酸、柠檬酸、乙醇酸、马来酸、酒石酸或苹果酸的一种或二种以上的组合。
6.根据权利要求4所述的一种硼酸盐功能化的羧基碳球，其特征在于：所述的酚类为邻苯二酚。
7.根据权利要求1-6任一所述的硼酸盐功能化的羧基碳球，其特征在于：按质量比，钠源或锂源：硼酸：有机配体：羧基碳球＝0.1-2：0.1-3：0.5-6：0.05-0.6。
8.权利要求1-6任一所述的硼酸盐功能化的羧基碳球在电池电解质材料中应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：将权利要求1-7任一所述的硼酸盐功能化的羧基碳球溶解于N,N-二甲基甲酰胺或乙腈中，作为电池电解质。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN103043649A (zh) * 2012-12-30 2013-04-17 北京大学深圳研究生院 多孔碳球的制备方法
CN103490068A (zh) * 2013-09-18 2014-01-01 宁波大学 一种羧基碳钛酸酯掺杂磷酸钛锂三组份表面改性氟化铁正极材料及制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101469141A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 中国科学院兰州化学物理研究所 多壁碳纳米管复合材料的制备方法
CN103043649A (zh) * 2012-12-30 2013-04-17 北京大学深圳研究生院 多孔碳球的制备方法
CN103490068A (zh) * 2013-09-18 2014-01-01 宁波大学 一种羧基碳钛酸酯掺杂磷酸钛锂三组份表面改性氟化铁正极材料及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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"Synthesis of novel organic-ligand-doped sodium bis(oxalate)-borate complexes with tailored thermal stability and enhanced ion conductivity for sodium ion batteries";Chunhua Ge等;《Journal of Power Sources》;20131225;第248卷;第77-82页 *
"水热炭球的制备与表征";韩军等;《原子能科学技术》;20131231;第47卷(第12期);第2380-2383页 *

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