CN111224100A - 一种s元素和p元素双掺杂的多孔碳、其制备方法及应用 - Google Patents

一种s元素和p元素双掺杂的多孔碳、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳、其制备方法及应用，所述多孔碳以聚苯乙烯为原料经磺化反应，再与磷源混合碳化形成。所述制备方法包括：1)将聚苯乙烯于浓硫酸溶液中加热处理，发生磺化反应，得到第一前驱体；2)将浓磷酸与第一前驱体混合，然后干燥，得到第二前驱体；3)在保护性气体的保护下，对第二前驱体进行碳化处理，得到多孔碳。本发明的多孔碳为微孔与介孔共存的分级多孔碳，比表面积大，孔隙度高，将其作为活性物质硫的载体，所制备的锂硫电池表现出较高的能量密度、优良的电化学性能。

Description

一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于储能材料和锂硫电池正极材料制备技术领域，涉及一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳、其制备方法及应用，尤其涉及一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳、其制备方法及在锂硫电池用正极材料的应用。
背景技术
现有随着传统化石能源的不断消耗，发展新型能源的产生、转化、存储材料及器件是当前迫切任务。作为重要的能源转化和存储器件，现有的多种二次电池因理论比容量较低而无法满足市场需求。因此，需要开发新型高性能二次电池。而锂硫电池具有价格低廉、安全性好、硫储量丰富以及环境友好等优点备受瞩目。其理论比容量为1675mAh/g，理论能量密度高达2600Wh/kg，是前景广阔的下一代高比能二次电池。但是，其还面临着很多制约其商业化发展的因素：1)单质硫和其放电产物Li2S导电性差，导致活性物质利用率较低和倍率性能较差；2)单质硫转化为放电产物Li2S时体积发生严重膨胀；3)放电中间产物多硫化物易于溶解、迁移导致严重的穿梭效应。
此外，与能源密切相关的另一问题是环境污染和治理。高效处理和利用固态废弃物和各种垃圾是环境保护和改善的重要问题。如何充分利用严重污染环境的固体废弃物，将其变为能源材料且能够被应用不仅有利于解决能源问题而且对解决环境问题具有重要现实和战略意义。尤其是对于一些不可或难以降解的固体废弃物如聚氨酯塑料等。若通过简单的低成本工艺对其进行处理变为环境友好的多孔碳材料并被再利用将造福于人类社会，值得广泛关注。例如，CN108862275A公开了一种基于固体废弃物的多孔碳材料用于锂硫电池正极材料载体，以废弃聚氨酯泡沫填缝剂衍生碳材料作为衍生材料进行处理后用于锂硫电池正极，2C倍率放电比容量达423mAh/g。但由于该碳材料微孔率较低，对抑制多硫化物溶解的能力较弱。因此，该制备出的锂硫电池的倍率性能较差。另外，CN105489901A公开了一种锂硫电池三维碳集流体的制备方法及其应用，其以三聚氰胺泡沫衍生的碳材料用于锂硫电池三维碳集流体，在0.1C倍率下首次放电比容量达925mAh/g。尽管该方案操作简便且成本低廉，但制备的锂硫电池倍率性能较差且载硫量较低。CN108832084A的公开了一种基于废弃烟头生物质资源的锂硫电池材料及其制备方法，即以废弃烟头衍生多孔碳材料用于锂硫电池正极材料的载体，由其制备的电池表现出较为优异的倍率性能且能承载较高的含硫量，但因该材料需复合氧化石墨烯后才可制备出柔性电极材料，导致该方案合成过程较繁琐，对实验设备要求较高，成本高，不适于规模化生产。
废旧塑料对环境的危害已引起世界上广泛的关注。其中，聚苯乙烯是世界上应用最广泛的高分子材料之一，其在产量上仅次于发泡聚氨酯塑料，占发泡塑料的第二位，主要用于加工成型材、板材和片材，用于缓冲防震、包装、隔热等。但由于聚苯乙烯多数为一次使用，不仅造成资源浪费，而且由于聚苯乙烯泡沫密度小、质量轻，废弃物所占体积大、不易降解，埋在地下不易老化腐烂，也不易被微生物降解。另外，还由于废聚苯乙烯泡沫塑料本身在使用过程中所粘带的各种化学物质污染地下水源、破坏土壤结构，造成严重环境污染等原因，如今已经成为全球性公害。我国2018年聚苯乙烯产量为250万吨，而废弃聚苯乙烯的去向则主要是20％-30％被焚烧或填埋，60％-70％被任意丢弃或倒入江河湖海，回收利用率大约仅有10％。因此，从社会和经济效益考虑，对废弃聚苯乙烯的回收再利用具有极为重要的现实甚至战略意义。聚苯乙烯在通常条件下难以被转化为碳材料。目前，未见有文献或专利报道利用聚苯乙烯泡沫碳化制备碳材料作为锂硫电池正极材料硫的载体。
因此，利用废弃固体聚苯乙烯进行碳化处理并应用于锂硫电池，具有广泛的应用前景和巨大的实用价值。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳、其制备方法及应用。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳，所述多孔碳以聚苯乙烯为原料经磺化反应，再与磷源混合碳化形成。
优选地，多孔碳的比表面积为1000～2000m2/g，例如1000m2/g、1200m2/g、1400m2/g、1650m2/g、1800m2/g或2000m2/g等。
优选地，所述多孔碳既包含微孔又包含介孔，孔的直径为1～50nm，例如1nm、1.2nm、1.5nm、1.8nm、2nm、3nm、5nm、10nm、13nm、16nm、20nm、25nm、28nm、30nm、35nm、40nm、45nm或50nm等。
优选地，所述多孔碳包含10～30vol％的微孔，该适量的微孔有利于物理限制多硫化物的溢出，采用其制备的锂硫电池正极材料中，硫成功进入多孔碳的孔道结构中，基本无硫的结晶相。
本发明提供了一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳，其以聚苯乙烯为原料经磺化反应，再与磷源混合碳化形成，在磺化和碳化过程中，原位实现硫与磷掺杂元素的双掺杂，可以起到化学固硫作用，增加其应用于锂硫电池的电化学性能，掺杂的硫原子及磷原子与多硫离子有相互作用，减少穿梭效应，提高电池性能。该多孔碳为微孔与介孔共存的分级多孔碳，孔隙度高、比表面积大，具有良好的导电性和负载性，适量的微孔物理限制了多硫化物的溢出，可以有效提高锂硫电池的电化学性能。
第二方面，本发明提供如第一方面所述的S元素和P元素双掺杂的多孔碳的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯于浓硫酸溶液中加热处理，发生磺化反应，得到第一前驱体；
(2)将浓磷酸与第一前驱体混合，然后干燥，得到第二前驱体；
(3)在保护性气体的保护下，对第二前驱体进行碳化处理，得到S元素和P元素双掺杂的多孔碳。
聚苯乙烯在通常条件下难以被转化为碳材料，但将聚苯乙烯磺化处理后再经碳化可以得到碳材料，经过步骤(3)的碳化处理，同时实现了活化造孔。
本发明的方法，在磺化和碳化过程中，原位实现硫掺杂元素和磷掺杂元素的双掺杂，可以起到化学固硫作用，增加其应用于锂硫电池的电化学性能，掺杂的硫原子及磷原子与多硫离子有相互作用，减少穿梭效应，提高电池性能。
作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法还包括在步骤(1)之前对聚苯乙烯进行加热和粉碎的步骤。
优选地，所述加热为：加热至120～180℃，例如120℃、130℃、135℃、145℃、160℃、170℃或180℃等；保温15～45min，例如15min、16min、18min、20min、25min、30min、35min、40min或45min等。
本发明对步骤(1)所述聚苯乙烯的来源不作限定，可以是根据现有技术公开的方法合成的聚苯乙烯、购买的市售的聚苯乙烯、还可以是废弃聚苯乙烯泡沫。本发明的方法适用于将废弃的聚苯乙烯泡沫转化为上述的碳材料，实现变废为宝，具有很好的经济价值，应用前景广阔。
优选地，步骤(1)所述浓硫酸溶液的质量分数为70～98％，例如70％、73％、75％、80％、85％、88％、90％、93％、95％、97％或98％等，优选为90～98％。
优选地，步骤(1)所述聚苯乙烯与浓硫酸溶液的质量比为1:(1～10)，例如1:1、1:2、1:2.2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:3.8、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8或1:10等。若浓硫酸溶液过多，会导致反应物过量，资源浪费，实验成本增加；若浓硫酸过少，会导致磺化反应不完全，影响之后的成碳率，故优选上述范围，更进一步优选1:(2～4)。
优选地，步骤(1)所述加热处理的温度为120～180℃，例如120℃、125℃、130℃、140℃、145℃、150℃、160℃、170℃或180℃等。若热处理温度过低，会导致磺化反应速率较低；若热处理温度过高，会导致磺化反应副反应，并且造成资源浪费，实验成本增加，故优选上述范围，更进一步优选为140～160℃。
优选地，步骤(1)所述加热处理的保温时间为60～120min，例如60min、70min、80min、90min、95min、100min、110min或120min等，优选为80～100min。
优选地，所述方法还包括：在步骤(1)加热处理之后，用水对产物进行清洗并烘干。
优选地，步骤(2)所述浓磷酸的质量分数为75～90％，例如75％、78％、80％、83％、85％、86％、88％或90％等，优选为85～90％。
优选地，步骤(2)所述混合为：将浓磷酸均匀压入干燥后的第一前驱体中，或者将浓磷酸滴入干燥后的第一前驱体中。
优选地，步骤(2)所述干燥在真空干燥箱中进行，待将干燥箱抽成真空后，放气然后收集第二前驱体。
优选地，步骤(3)所述保护性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述保护性气体的流速为30～300mL/min，例如30mL/min、40mL/min、60mL/min、70mL/min、80mL/min、100mL/min、110mL/min、125mL/min、150mL/min、160mL/min、180mL/min、200mL/min、225mL/min、235mL/min、260mL/min、280mL/min或300mL/min等，优选为100～200mL/min。
优选地，步骤(3)所述碳化处理的温度为800～950℃，例如800℃、820℃、830℃、845℃、860℃、880℃、900℃、925℃或950℃等。若碳化温度过低，会导致碳材料导电性较低，比表面积及孔隙率较低；若碳化温度过高，会导致成碳率较低或基本为零，故优选上述范围，更进一步优选为920～950℃。
优选地，步骤(3)所述碳化处理的时间为1～5h，例如1h、1.5h、2h、3h、4h或5h等，优选为2～3h。
优选地，所述方法还包括在步骤(3)之后进行步骤(4)：将碳化处理后的产物用沸水清洗并干燥。
第三方面，本发明提供一种正极材料，所述正极材料包含权利要求1或2所述的S元素和P元素双掺杂的多孔碳。
优选地，所述正极材料包括但不限于锂硫电池用正极材料，例如还可以是锂离子电池用正极材料。
本发明对正极材料的制备方法不作限定，本领域技术人员可以参照现有技术进行制备。
更优选地，本发明提供一种锂硫电池用正极材料的制备方法，所述方法包括：
将第一方面所述的S元素和P元素双掺杂的多孔碳与硫源混合，研磨，煅烧，得到正极材料。
优选地，所述硫源为纯硫。
优选地，所述S元素和P元素双掺杂的多孔碳与硫源的质量比为2.5:7.5～4:6，例如2.5:7.5、3:7、3.5:6.5或4:6等。
优选地，所述煅烧在保护性气体下进行，所述保护性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述煅烧的温度为150～180℃，例如150℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃等，优选为155～165℃。
优选地，所述煅烧的时间为18～24h，例如18h、20h、21h、22h、23h或24h等，优选为20～22h。
作为本发明所述锂硫电池用正极材料的制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将废弃的聚苯乙烯泡沫加热并粉碎；
(2)将粉碎后的聚苯乙烯泡沫于浓硫酸溶液中加热处理，随后用清水反复清洗后烘干；
(3)将浓磷酸溶液均匀压入烘干后的泡沫中；
(4)将含有磷酸的泡沫置于瓷舟里，在惰性气体的氛围保护下于管式炉中进行高温碳化活化；
(5)将碳化活化后的碳用沸水清洗并干燥，随后将干燥后的碳与硫混合，研磨均匀，在保护性气体的保护下煅烧，得到锂硫电池用正极材料。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供了一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳，本发明提供了一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳，其以聚苯乙烯为原料经成本较低的磺化反应，再与磷源混合碳化形成，在磺化和碳化过程中，原位实现硫与磷掺杂元素的双掺杂，可以起到化学固硫作用，增加其应用于锂硫电池的电化学性能，掺杂的硫原子及磷原子与多硫离子有相互作用，减少穿梭效应，提高电池性能。该多孔碳为微孔与介孔共存的分级多孔碳，孔隙度高、比表面积大，具有良好的导电性和负载性，适量的微孔物理限制了多硫化物的溢出，可以有效提高锂硫电池的电化学性能。
(2)本发明的方法适用于废旧聚苯乙烯的再利用，通过利用搜集的日常生活中的废弃聚苯乙烯泡沫，经加热、磺化、碳化、洗涤后获得微孔与介孔共存的分级多孔碳，与硫源复合作为锂硫电池正极材料。在磺化和碳化过程中，原位实现硫与磷掺杂元素的双掺杂，可以起到化学固硫作用，增加其应用于锂硫电池的电化学性能，掺杂的硫原子及磷原子与多硫离子有相互作用，减少穿梭效应，提高电池性能。
(3)本发明的方法制备工艺简单，原料廉价易得，并且大量的废弃聚苯乙烯泡沫满足锂硫电池的用碳量。基于废弃聚苯乙烯泡沫制得的碳材料微孔介孔共存、孔隙度高、比表面积大，具有良好的导电性和负载性，适量的微孔物理限制了多硫化物的溢出，可以有效提高锂硫电池的电化学性能。
采用本发明的多孔碳作为活性物质硫的载体，所制备的锂硫电池表现出较高的能量密度、优良的电化学性能。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的多孔碳材料的SEM图。
图2是本发明实施例2制备的多孔碳材料的比表面积图(BET)。
图3是本发明实施例3制备的锂硫电池正极材料(简称PSC@S)、S和聚苯乙烯衍生碳材料(简称PSC)的XRD对比图。
图4是本发明实施例4制备的锂硫电池正极材料的倍率性能。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
本发明实施例部分采用下述检测方法：
SEM：扫描电子显微镜，型号为NanoSEM 430，生产厂家为FEI company(USA)，用来观察材料的微观形貌、尺寸和结构，加速电压为10kV。
BET：比表面积及孔隙度分析仪，型号为Ⅱ3020，生产厂家为MicromeriticsTriStar instrument(USA)，测试气氛为氮气，脱气温度为120℃。
XRD：X射线粉末衍射仪，型号为Rigaku 2400，生产厂家为Rigaku company(Japan)，衍射仪电压为10kV，电流为300mA，扫描角度为15～80o，扫描速度为10o/min。
电极的制备及电池性能测试：分别以实施例1～5的锂硫电池正极材料与乙炔黑和PVDF按质量比8:1:1混合，用NMP做溶剂，研磨形成浆料，用刮刀屠夫在碳膜铝箔上作为正极，金属锂片作为负极，使用Celgard 2400型号隔膜，1mol/L的LiTFSI溶解在DOL/DME(体积比为1:1)溶剂中做电解液，1mol/L的LiNO3做添加剂，在手套箱中组装成纽扣式电池。采用Neware电池测试系统进行恒流充放电测试，充放电电压范围为1.7～2.8V。
实施例1：
一种锂硫电池正极材料的制备方法，步骤如下：
S1.将废弃的聚苯乙烯泡沫置于烘箱中，于120℃保温15min，然后粉碎；
S2.将粉碎后的聚苯乙烯泡沫与质量分数为98％的浓硫酸溶液按质量比为1:3加热处理，加热温度为120℃，保温时间60min，随后用清水反复清洗后在60℃烘干。
S3.将质量分数为85％的浓磷酸溶液滴入干燥后的泡沫里，随后置于真空干燥箱中，待将干燥箱抽成真空后，缓慢放气后收集起来。
S4.将含有磷酸的泡沫置于瓷舟里，在惰性气体氩气的氛围保护下，于管式炉中进行高温碳化活化处理，以5℃/min的升温速率，升温至800℃，恒温2h，自然冷却至室温，即得活化后的碳，其是一种多孔碳材料。
S5.将活化后的碳用沸水清洗并干燥，随后将烘干后的碳材料与纯硫质量比4:6混合，研磨均匀，放入管式炉中，通氩气做保护气，155℃煅烧20h，得到锂硫电池正极材料。
图1是本实施例制备的多孔碳材料的SEM图，由图可以看出，其材料有明显的孔洞，比表面积大，有利于硫的负载和对多硫化物的吸附。
实施例2：
一种锂硫电池正极材料的制备方法，步骤如下：
S1.将废弃的聚苯乙烯泡沫置于烘箱中，于150℃保温30min，然后粉碎；
S2.将粉碎后的聚苯乙烯泡沫与质量分数为98％的浓硫酸溶液按质量比为1:3加热处理，加热温度为150℃，保温时间90min，随后用清水反复清洗后在60℃烘干。
S3.将质量分数为85％的浓磷酸溶液滴入干燥后的泡沫里，随后置于真空干燥箱中，待将干燥箱抽成真空后，缓慢放气后收集起来。
S4.将含有磷酸的泡沫置于瓷舟里，在惰性气体氩气的氛围保护下，于管式炉中进行高温碳化活化处理，以5℃/min的升温速率，升温至850℃，恒温2h，自然冷却至室温，即得活化后的碳，其是一种多孔碳材料。
S5.将活化后的碳用沸水清洗并干燥，随后将烘干后的碳材料与纯硫质量比4:6混合，研磨均匀，放入管式炉中，通氩气做保护气，155℃煅烧20h，得到锂硫电池正极材料。
图2是本实施例2制备的多孔碳材料的比表面积图(BET)，由图可以看出，其材料的比表面积为1871.2303m2/g，孔径在2nm左右，分布均匀，能起到很好的载硫及充放电过程中固硫作用。
实施例3：
一种锂硫电池正极材料的制备方法，步骤如下：
S1.将废弃的聚苯乙烯泡沫置于烘箱中，于180℃保温30min，然后粉碎；
S2.将粉碎后的聚苯乙烯泡沫与质量分数为98％的浓硫酸溶液按质量比为1:3加热处理，加热温度为180℃，保温时间90min，随后用清水反复清洗后在60℃烘干。
S3.将质量分数为85％的浓磷酸溶液滴入干燥后的泡沫里，随后置于真空干燥箱中，待将干燥箱抽成真空后，缓慢放气后收集起来。
S4.将含有磷酸的泡沫置于瓷舟里，在惰性气体氩气的氛围保护下，于管式炉中进行高温碳化活化处理，以5℃/min的升温速率，升温至900℃，恒温2h，自然冷却至室温。
S5.将活化后的碳用沸水清洗并干燥，随后将烘干后的碳材料与纯硫质量比3:7混合，研磨均匀，放入管式炉中，通氩气做保护气，155℃煅烧20h，得到锂硫电池正极材料，简称PSC@S。
图3是本实施例3制备的锂硫电池正极材料的XRD图，由图可以看出，硫成功进入碳材料的孔道结构中，无明显硫的结晶相。
实施例4：
一种锂硫电池正极材料的制备方法，步骤如下：
S1.将废弃的聚苯乙烯泡沫置于烘箱中，于150℃保温45min，然后粉碎；
S2.将粉碎后的聚苯乙烯泡沫与质量分数为98％的浓硫酸溶液按质量比为1:2加热处理，加热温度为180℃，保温时间120min,随后用清水反复清洗后在60℃烘干。
S3.将质量分数为85％的浓磷酸溶液滴入干燥后的泡沫里，随后置于真空干燥箱中，待将干燥箱抽成真空后，缓慢放气后收集起来。
S4.将含有磷酸的泡沫置于瓷舟里，在惰性气体氩气的氛围保护下，于管式炉中进行高温碳化活化处理，以5℃/min的升温速率，升温至950℃，恒温2h，自然冷却至室温。
S5.将活化后的碳用沸水清洗并干燥，随后将烘干后的碳材料与纯硫质量比2.5:7.5混合，研磨均匀，放入管式炉中，通氩气做保护气，155℃煅烧20h，得到锂硫电池正极材料。
图4是本实施例4制备的锂硫电池正极材料的倍率性能，由图可以看出，在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C下的放电比容量分别为1063mAh/g、836mAh/g、723mAh/g、658mAh/g、580mAh/g，表现出优异的倍率性能。
实施例5：
一种锂硫电池正极材料的制备方法，步骤如下：
S1.将废弃的聚苯乙烯泡沫置于烘箱中，于165℃保温15min，然后粉碎；
S2.将粉碎后的聚苯乙烯泡沫与质量分数为90％的浓硫酸溶液按质量比为1:3加热处理，加热温度为160℃，保温时间100min，随后用清水反复清洗后在65℃烘干。
S3.将质量分数为80％的浓磷酸溶液滴入干燥后的泡沫里，随后置于真空干燥箱中，待将干燥箱抽成真空后，缓慢放气后收集起来。
S4.将含有磷酸的泡沫置于瓷舟里，在惰性气体氩气的氛围保护下，于管式炉中进行高温碳化活化处理，以8℃/min的升温速率，升温至825℃，恒温3.5h，自然冷却至室温，即得活化后的碳，其是一种多孔碳材料。
S5.将活化后的碳用沸水清洗并干燥，随后将烘干后的碳材料与纯硫质量比4:6混合，研磨均匀，放入管式炉中，通氩气做保护气，175℃煅烧19h，得到锂硫电池正极材料。
对比例1：
除了不进行S2和S3，而直接进行S4外，其他方法和条件与实施例1相同。
本对比例未进行磺化处理，也未使用磷酸改性，则在保护性气氛下经过高温处理后得不到任何碳化产物。
对比例2：
除了不进行S2，而直接进行S3外，其他方法和条件与实施例1相同。
本对比例未进行磺化处理，直接使用磷酸改性，则在保护性气氛下经过高温处理后同样得不到任何碳化产物。
对比例3：
除了不进行S3，而直接进行S4外，其他方法和条件与实施例1相同。
本对比例未进行磷酸改性，则在保护性气氛下经过高温处理后得到基本无孔隙的碳块。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种S元素和P元素双掺杂的多孔碳，其特征在于，所述多孔碳以聚苯乙烯为原料经磺化反应，再与磷源混合碳化形成。
2.根据权利要求1所述的多孔碳，其特征在于，多孔碳的比表面积为1000～2000m2/g；
优选地，所述多孔碳既包含微孔又包含介孔，孔的直径为1～50nm；
优选地，所述多孔碳包含10～30vol％的微孔。
3.如权利要求1或2所述的S元素和P元素双掺杂的多孔碳的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯于浓硫酸溶液中加热处理，发生磺化反应，得到第一前驱体；
(2)将浓磷酸与第一前驱体混合，然后干燥，得到第二前驱体；
(3)在保护性气体的保护下，对第二前驱体进行碳化处理，得到S元素和P元素双掺杂的多孔碳。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(1)之前对聚苯乙烯进行加热和粉碎的步骤；
优选地，所述加热为：加热至120～180℃，保温15～45min；
优选地，步骤(1)所述聚苯乙烯包括：废弃聚苯乙烯泡沫；
优选地，步骤(1)所述浓硫酸溶液的质量分数为70～98％，优选为90～98％；
优选地，步骤(1)所述聚苯乙烯与浓硫酸溶液的质量比为1:(1～10)，优选为1:(2～4)；
优选地，步骤(1)所述加热处理的温度为120～180℃，优选为140～160℃；
优选地，步骤(1)所述加热处理的保温时间为60～120min，优选为80～100min；
优选地，所述方法还包括：在步骤(1)加热处理之后，用水对产物进行清洗并烘干。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述浓磷酸的质量分数为75～90％，优选为85～90％；
优选地，步骤(2)所述混合为：将浓磷酸均匀压入干燥后的第一前驱体中，或者将浓磷酸滴入干燥后的第一前驱体中；
优选地，步骤(2)所述干燥在真空干燥箱中进行，待将干燥箱抽成真空后，放气然后收集第二前驱体；
优选地，步骤(3)所述保护性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述保护性气体的流速为30～300mL/min，优选为100～200mL/min；
优选地，步骤(3)所述碳化处理的温度为800～950℃，优选为920～950℃；
优选地，步骤(3)所述碳化处理的时间为1～5h，优选为2～3h。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(3)之后进行步骤(4)：将碳化处理后的产物用沸水清洗并干燥。
7.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包含权利要求1或2所述的S元素和P元素双掺杂的多孔碳；
优选地，所述正极材料为锂硫电池用正极材料。
8.如权利要求7所述的锂硫电池用正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将权利要求1或2所述的S元素和P元素双掺杂的多孔碳与硫源混合，研磨，煅烧，得到正极材料；
优选地，所述硫源为纯硫；
优选地，所述S元素和P元素双掺杂的多孔碳与硫源的质量比为2.5:7.5～4:6；
优选地，所述煅烧在保护性气体下进行，所述保护性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述煅烧的温度为150～180℃，优选为155～165℃；
优选地，所述煅烧的时间为18～24h，优选为20～22h。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将废弃的聚苯乙烯泡沫加热并粉碎；
(2)将粉碎后的聚苯乙烯泡沫于浓硫酸溶液中加热处理，随后用清水反复清洗后烘干；
(3)将浓磷酸溶液均匀压入烘干后的泡沫中；
(4)将含有磷酸的泡沫置于瓷舟里，在惰性气体的氛围保护下于管式炉中进行高温碳化活化；
(5)将碳化活化后的碳用沸水清洗并干燥，随后将干燥后的碳与硫混合，研磨，在保护性气体的保护下煅烧，得到锂硫电池用正极材料。
10.一种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池包含权利要求8或9所述的正极材料。
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