CN114735673A - 一种交联微介孔碳复合材料的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交联微介孔碳复合材料的制备方法及其应用。本发明制备的氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料是一种高电子电导率、短离子传输通道、孔径丰富、大孔容和高比表面积的交联微介孔碳复合材料。因其具有大孔容和层次多孔结构，利于缓解锂硫电池循环过程中体积膨胀和多硫化物的穿梭效应问题，被作为锂硫电池正极活性物质硫的基材和隔膜阻挡层的理想材料。另外杂原子氮掺杂，提供了材料与多硫化物之间的化学吸附，可以缓解多硫化物的穿梭，且复合材料具有高电子电导率和短离子传输通道，利于离子和电子的传输，同时复合材料中的缺陷，有利于吸附和催化多硫化物的转换，从而减缓多硫化物穿梭效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种氮掺杂多级孔碳球的制备方法及其应用，特别是一种交联微介孔碳复合材料的制备方法及其应用。
背景技术
面对日益严重的能源短缺及环境污染问题，开发新型绿色、高效、高能量密度储能器件已成为国内外研究热点。碳材料因具有高导电性，微观形貌可调控、稳定性好，以及来源丰富，价格低廉等优点，而被广泛的应用于储能器件。近年来对碳材料的研究重点是通过提高碳材料的比表面积、孔容、导电性和可控的调控孔径结构大小来改善储能器件的性能。但大比表面积的材料对电池性能改善并不一定高，只有在具有高导电性、孔径尺寸可控下的大比表面积和多级孔的碳材料才能最大程度的改善储能器件性能。
多级孔碳由于热力学稳定性好、孔道结构发达、比表面积大和化学稳定性高，在酸碱中均可以保持化学惰性、表面活性以及能够方便地进行功能性修饰。且大量研究表明在多级孔碳中引入异原子及本征缺陷的构建对其电化学性能有着显著影响，例如提高多孔碳的极性和电催化活性，还能产生附加赝电容并提高其电容量，因此杂原子和本征缺陷在多孔碳中的引入和构建引起了研究者的兴趣。综合这些特点，多级孔碳材料被广泛地应用在催化、分离、能源、环境等诸多领域。
碳材料应用于新型能源存储设备中的材料应满足以下条件：1、高比表面积和提供更多活性位点；2、均衡的孔径分布提供快速的离子和电子传输通道；3、本征缺陷的构建和杂原子的引入，以增加材料对电极材料的捕获和催化。基于此，多级孔碳材料被合成并报道，尤其是纳米碳材料具有易调控的比表面积、孔径分布和表面修饰，受到大量关注，由于多级孔碳复合材料其独特的性能等优点。因此，迫切发展需要，本发明从而研发出一种交联微介孔碳复合材料的制备方法，同时保证多级孔碳复合材料的性能，以实现多级孔碳复合材料的大规模生产，促进其在相关领域的应用及推广。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种交联微介孔碳复合材料的制备方法及其应用。本发明制备的氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料是一种高电子电导率、短离子传输通道、孔径丰富、大孔容和高比表面积的交联微介孔碳复合材料。因其具有大孔容和层次多孔结构，利于缓解锂硫电池循环过程中体积膨胀和多硫化物的穿梭效应问题，被作为锂硫电池正极活性物质硫的基材和隔膜阻挡层的理想材料。另外杂原子氮掺杂，提供了材料与多硫化物之间的化学吸附，可以缓解多硫化物的穿梭，且复合材料具有高电子电导率和短离子传输通道，利于离子和电子的传输，同时复合材料中的缺陷，有利于吸附多硫化物和催化多硫化物的转换，从而减缓多硫化物穿梭效应。
本发明的技术方案：一种交联微介孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备氮掺杂多级孔碳球：将阳离子表面活性剂和阴离子聚电解质溶于分子水中，得混合溶液，在混合溶液中加入氨水，得复合物介晶模板，然后将硅源、氮源和碳源依次加入复合物介晶模板中，得乳浊液；将乳浊液进行熟化反应后，经洗涤、干燥和碳化，得到氮掺杂二氧化硅/碳的复合物；向氮掺杂二氧化硅/碳的复合物中加入氢氧化钾水溶液，浸泡、烘干，得浸泡物；再将浸泡物进行高温活化、稀盐酸溶液和分子水清洗、冷冻干燥后，得到氮掺杂多级孔碳球；
(2)制备氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料：将氮掺杂多级孔碳球与氧化石墨烯分散在分子水中，加入水合肼溶液，水浴搅拌，真空抽滤、冷冻干燥，得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料。
前述的交联微介孔碳复合材料的制备方法中，所述步骤(1)中，阳离子表面活性剂是氯代十六烷基吡啶一水合物或十六烷基三甲基溴化铵其中的一种；所述阴离子聚电解质为带负电的聚丙烯酸。
前述的交联微介孔碳复合材料的制备方法中，所述步骤(1)中，将0.54mg阳离子表面活性剂和2-4ml阴离子聚电解质溶于25ml分子水，得混合溶液，在混合溶液中加入2-4ml浓度为25-28％的氨水，得复合物介晶模板，然后将2.08g硅源、0.1-0.2g氮源和1.43-11.41g碳源依次加入上述复合物介晶模板中，得乳浊液。
前述的交联微介孔碳复合材料的制备方法中，所述步骤(1)中，硅源为正硅酸乙酯，氮源为3-氨丙基三乙氧基硅烷，碳源为蔗糖。
前述的交联微介孔碳复合材料的制备方法中，所述步骤(1)中，将乳浊液移入烘箱内在60-90℃下进行熟化反应38-58h后，采用分子水和乙醇各洗涤2-4次，在50-80℃下真空干燥箱干燥6-24h，碳化在600-1000℃下恒温2-6h，且升温速率为2-5℃/min，得到氮掺杂二氧化硅/碳的复合物。
前述的交联微介孔碳复合材料的制备方法中，所述步骤(1)中，向1-2g氮掺杂二氧化硅/碳的复合物中加入10-20ml氢氧化钾水溶液，氢氧化钾水溶液浓度为0.1-0.2g/mL，15-25℃下浸泡12-36h，100-140℃下烘干8-16h，得浸泡物。
前述的交联微介孔碳复合材料的制备方法中，所述步骤(1)中，再将浸泡物进行高温活化，高温活化具体是浸泡物移入坩埚中，将坩埚中置于管式炉中，在3-5℃/min的速度升温至700-900℃，保温30-60min后自然冷却至15-25℃，然后采用0.1-0.5mg/mL的稀盐酸溶液清洗3-6次，再采用分子水洗至pH值为6.8-7.2，冷冻干燥后，得到氮掺杂多级孔碳球。
前述的交联微介孔碳复合材料的制备方法中，所述步骤(2)中，将0.1g粒径为400-800nm的氮掺杂多级孔碳球与0.05-0.3g氧化石墨烯分散在25-150mL分子水中，加入1.25-7mL水合肼溶液，水合肼溶液的质量分数为20-40％，在70-90℃下水浴搅拌12-24h，最后真空抽滤、冷冻干燥，得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料。
所述的交联微介孔碳复合材料的应用，将氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料用于锂硫电池正极活性物质硫的基材、锂硫电池隔膜阻挡层。
所述的交联微介孔碳复合材料的应用，将氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料用于锂硫电池中缓解多硫化物的穿梭。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用双模板法制备了氮掺杂多级孔碳球，其具有大比表面积(947m2 g-1)、高孔容(3.089cm3 g-1)和丰富的本征缺陷及氮元素。
2、本发明利用氮掺杂多级孔碳球和氧化石墨烯混合溶液制备了氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料(交联微介孔碳复合材料)。该交联微介孔碳复合材料拥有的本征缺陷和氮元素为其提供了丰富的活性位点和增强了复合材料的电催化性能，且该材料的比表面积和孔容分别为499.9m2 g-1和1.1cm3 g-1。
3、本发明制备的氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，其具有的大比表面积、高孔容、含氧官能团、本征缺陷和活性位点，使得该交联微介孔碳复合材料对电解液具有很好的浸润性，增强了多硫化锂的转换，缓解了锂硫电池循环过程中体积膨胀问题和加强了物理、化学吸附多硫化物，提高了硫的利用率。
4、本发明制备的氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料(交联微介孔碳复合材料)的高度石墨化程度和不同孔径的分布，提高了其在电极中的导电性和缩短了电子和离子的传输路径。
实验证明：
图1是本发明的工艺流程图，氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的制备及应用的流程图如图1。首先阳离子表面活性剂和阴离子聚电解质在氨水的作用下形成复合物介晶模板，随后加入硅源、碳源和氮源，通过熟化、干燥、碳化得到氮掺杂二氧化硅/碳，然后除模板、活化即得氮掺杂多级孔碳球。进一步将氮掺杂多级孔碳球与氧化石墨烯混合，利用水合肼还原氧化石墨烯，获得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料，最后将氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料应用于锂硫电池正极活性物质硫的基材和隔膜阻挡层中。
图2a是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球的SEM图；通过图2可以看出氮掺杂多级孔碳球粒径在400-800nm，进一步TEM图(图2b)也证明氮掺杂多级孔碳球的粒径在400-800nm范围，同时可以看出碳球的多级孔结构，进一步利用氮气吸附-脱附曲线图(图2c)和孔径分布图(图2c插图)直接证明了氮掺杂多级孔碳球具有微孔和介孔，紧接着利用N1s图谱(图2d)证明了氮掺杂多级孔碳球含有3.19at.％的氮元素，说明成功的制备了氮掺杂多级孔碳球。其结构有利于容纳活性物质硫、多硫化锂和吸附多硫化物。
图3a是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的SEM图；从图中可以看出交联微介孔碳复合材料形貌呈现多孔结构，并且可以明显的看到氮掺杂多级孔碳球被还原氧化石墨烯片层包覆，进一步从TEM图(图3b)中可以看出还原氧化石墨烯很好的包覆在氮掺杂多级孔碳球表面。图3c是氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的氮气吸附-脱附曲线图，从图中可以看出曲线为Ⅰ和Ⅳ型等温曲线的组合，这说明材料呈现出典型的微孔和介孔特征，其表面积为499.9m2 g-1；孔径分布曲线(图3c插图)可以直接看出氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的孔径分布主要有微孔和介孔。其结构有利于容纳活性物质硫、多硫化锂和物理吸附多硫化物。
图4a是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的高分辨XPS图谱(a)C1s,(b)N1s；通过图4a可以看出氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料由5中类型的碳组成，分别为sp2、sp3、C-O、C＝C和π-π*，其中sp3的存在说明该复合材料具有本征缺陷，从N1s图谱中看出氮的种类分别是吡啶氮、吡咯氮、石墨氮和氧化氮，其氮元素含量为3.31at.％，证实了本发明实施例1-3成功制得了氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料。图4c是氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的拉曼光谱；从图中可以明显的看到D和G峰的存在，且ID/IG的比值为1.374，说明此复合材料具有丰富的缺陷，同时在拉曼光谱出现明显的2D峰(2700cm-1)，进一步证明其良好的石墨化程度。其结构拥有丰富的氮元素和本征缺陷，可以吸附和促进多硫化物的转换，达到缓解多硫化物穿梭效应，提高锂硫电池的综合性能。
图5是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料对多硫化物的吸附与催化性能的测试。图5a是氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料对Li2S6的可视化实验，从图中可以看出在静置4h后，有氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的Li2S6溶液变透明，而Li2S6溶液是黄色，同时从紫外光谱也可以得到氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料对Li2S6具有很好的吸附性能。进一步从利用氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料制备的对称电池测试的循环伏安曲线(图5b)和塔菲尔曲线(图5c)中可以看出氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料可以促进多硫化物的转换。且从图5d Li2S沉积曲线也可以得出氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料促进多硫化物的转换。
图6是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料融硫后的SEM图，从图中可以看出只有很少部分硫的分布，说明硫很好的融在了复合材料的孔隙内，并且也检测到了碳、氧、氮三种元素。
图7是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料刮涂于商用PP隔膜的平面和横截面的SEM图。其厚度为18.6μm，说明成功的制备了掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯-PP隔膜(PNCS/NG-PP)。获得的PNCS/NG-PP隔膜可以进一步的阻挡多硫化物从正极到负极的穿梭。
图8是本发明实施例1-3掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料同时应用于锂硫电池正极活性物质硫的基材和隔膜阻挡层组装的扣式电池在1C下测试的长循环和软包电池的点灯实验。
综上所述，本发明制备的氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料是一种高电子电导率、短离子传输通道、孔径丰富、大孔容和大比表面积的交联微介孔碳复合材料。因其具有大孔容和层次多孔结构，利于缓解锂硫电池循环过程中体积膨胀和多硫化物的穿梭效应问题，被作为锂硫电池正极活性物质硫的基材和隔膜阻挡层的理想材料。另外杂原子氮掺杂，提供了材料与多硫化物之间的化学吸附，可以缓解多硫化物的穿梭，且复合材料具有高电子电导率和短离子传输通道，利于离子和电子的传输，同时复合材料中的缺陷，有利于吸附和催化多硫化物的转换，从而减缓多硫化物穿梭效应的有益效果。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球的SEM图(a)、TEM图(b)、氮气吸脱附曲线(c)、孔径分布图(c)和N1s的高分辨XPS谱图(d)；
图3是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的SEM图(a)、TEM图(b)、氮气吸脱附曲线(c)、孔径分布图(c)；
图4是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的高分辨XPS图谱(a)C1s,(b)N1s，(c)拉曼光谱；
图5是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的Li2S6的可视化实验(a)，对称电池测试的循环伏安曲线(b)，塔菲尔曲线(c)，Li2S沉积曲线(d)；
图6是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料的SEM图和Mapping图；
图7是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料作为阻挡层刮涂于商用PP隔膜的平面(a)和横截面的SEM图(b)；
图8是本发明实施例1-3氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料同时应用于锂硫电池正极活性物质硫的基材和隔膜组装的扣式电池在1C下测试的长循环(a)和软包电池的点灯实验(b)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种交联微介孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备氮掺杂多级孔碳球：将0.54mg氯代十六烷基吡啶一水合物和2ml带负电的聚丙烯酸溶于25ml分子水中，得混合溶液，在混合溶液中加入2ml浓度为25％的氨水，得复合物介晶模板，然后将2.08g正硅酸乙酯、0.1g3-氨丙基三乙氧基硅烷和1.43g蔗糖依次加入上述复合物介晶模板中，得乳浊液；将乳浊液移入烘箱内在60℃下进行熟化反应38h后，采用分子水和乙醇各洗涤2次，在50℃下真空干燥箱干燥6h，碳化在600℃下恒温2h，且升温速率为2℃/min，得到氮掺杂二氧化硅/碳的复合物；向1g氮掺杂二氧化硅/碳的复合物中加入10ml氢氧化钾水溶液；所述氢氧化钾水溶液浓度为0.1g/mL，15℃下浸泡12h，100℃下烘干8h，得浸泡物；再将浸泡物进行高温活化，高温活化具体是浸泡物移入坩埚中，将坩埚中置于管式炉中，在3℃/min的速度升温至700℃，保温30min后自然冷却至15℃，然后采用0.1mg/mL的稀盐酸溶液清洗3次，再采用分子水洗至pH值为6.8，冷冻干燥后，得到氮掺杂多级孔碳球；
(2)制备氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料：将0.1g粒径为400-800nm的氮掺杂多级孔碳球与0.05g氧化石墨烯分散在25mL分子水中，加入1.25mL水合肼溶液，水合肼溶液的质量分数为20％，在70℃下水浴搅拌12h，最后真空抽滤、冷冻干燥，得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料。
实施例2。一种交联微介孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备氮掺杂多级孔碳球：将0.54mg氯代十六烷基吡啶一水合物和4ml带负电的聚丙烯酸溶于25ml分子水中，得混合溶液，在混合溶液中加入2ml浓度为26％的氨水，得复合物介晶模板，然后将2.08g正硅酸乙酯、0.15g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和5g蔗糖依次加入上述复合物介晶模板中，得乳浊液；将乳浊液移入烘箱内在80℃下进行熟化反应48h后，采用分子水和乙醇各洗涤3次，在65℃下真空干燥箱干燥13h，碳化在800℃下恒温4h，且升温速率为3℃/min，得到氮掺杂二氧化硅/碳的复合物；向1.5g氮掺杂二氧化硅/碳的复合物中加入15ml氢氧化钾水溶液；所述氢氧化钾水溶液浓度为0.15g/mL，20℃下浸泡24h，120℃下烘干12h，得浸泡物；再将浸泡物进行高温活化，高温活化具体是浸泡物移入坩埚中，将坩埚中置于管式炉中，在4℃/min的速度升温至800℃，保温30min后自然冷却至20℃，然后采用0.3mg/mL的稀盐酸溶液清洗4次，再采用分子水洗至pH值为7，冷冻干燥后，得到氮掺杂多级孔碳球；
(2)制备氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料：将0.1g粒径为400-800nm的氮掺杂多级孔碳球与0.2g氧化石墨烯分散在100mL分子水中，加入4mL水合肼溶液，水合肼溶液的质量分数为40％，在80℃下水浴搅拌24h，最后真空抽滤、冷冻干燥，得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料。
实施例3。一种交联微介孔碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备氮掺杂多级孔碳球：将0.54mg十六烷基三甲基溴化铵和4ml带负电的聚丙烯酸溶于25ml分子水中，得混合溶液，在混合溶液中加入4ml浓度为28％的氨水，得复合物介晶模板，然后将2.08g正硅酸乙酯、0.2g3-氨丙基三乙氧基硅烷和11.41g蔗糖依次加入上述复合物介晶模板中，得乳浊液；将乳浊液移入烘箱内在90℃下进行熟化反应58h后，采用分子水和乙醇各洗涤4次，在80℃下真空干燥箱干燥24h，碳化在1000℃下恒温6h，且升温速率为5℃/min，得到氮掺杂二氧化硅/碳的复合物；向2g氮掺杂二氧化硅/碳的复合物中加入20ml氢氧化钾水溶液；所述氢氧化钾水溶液浓度为0.2g/mL，25℃下浸泡36h，140℃下烘干16h，得浸泡物；再将浸泡物进行高温活化，高温活化具体是浸泡物移入坩埚中，将坩埚中置于管式炉中，在5℃/min的速度升温至900℃，保温60min后自然冷却至25℃，然后采用0.5mg/mL的稀盐酸溶液清洗6次，再采用分子水洗至pH值为7.2，冷冻干燥后，得到氮掺杂多级孔碳球；
(2)制备氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料：将0.1g粒径为400-800nm的氮掺杂多级孔碳球与0.3g氧化石墨烯分散在150mL分子水中，加入7mL水合肼溶液，水合肼溶液的质量分数为40％，在90℃下水浴搅拌24h，最后真空抽滤、冷冻干燥，得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料。
实施例4：将上述实施例制备得到的氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料用于锂硫电池正极活性物质硫的基材。
首先将上述实施例制备得到的氮掺杂多级孔碳与还原氧化石墨烯复合材料与单质硫以1：2的比例研磨混合均匀，装入玻璃瓶中置于氮气保护的管式炉中，在155℃下保温12h，即获得S@PNCS/NG，获得的S@PNCS/NG样品的SEM图和Mapping图如图6。然后将S@PNCS/NG：多壁碳纳米管(CNT)：聚偏氟乙烯(PVDF)＝7:2:1的配比研磨半小时后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)研磨均匀后刮涂在涂碳铝箔上置于真空干燥箱中60℃下保温12h。然后利用13mm的切刀切，即得正极极片。
实施例5：将上述实施例制备得到的氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料用于锂硫电池隔膜阻挡层。
首先将上述实施例制备得到的氮掺杂多级孔碳与还原氧化石墨烯复合材料：聚偏氟乙烯(PVDF)＝9:1的配比研磨半小时后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)研磨均匀后刮涂在商用PP隔膜上置于真空干燥箱中60℃下保温12h。然后利用16mm的切刀切，即得隔膜PNCS/NG-PP。
Claims (10)
1.一种交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备氮掺杂多级孔碳球：将阳离子表面活性剂和阴离子聚电解质溶于分子水中，得混合溶液，在混合溶液中加入氨水，得复合物介晶模板，然后将硅源、氮源和碳源依次加入复合物介晶模板中，得乳浊液；将乳浊液进行熟化反应后，经洗涤、干燥和碳化，得到氮掺杂二氧化硅/碳的复合物；向氮掺杂二氧化硅/碳的复合物中加入氢氧化钾水溶液，浸泡、烘干，得浸泡物；再将浸泡物进行高温活化、稀盐酸溶液和分子水清洗、冷冻干燥后，得到氮掺杂多级孔碳球；
(2)制备氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料：将氮掺杂多级孔碳球与氧化石墨烯分散在分子水中，加入水合肼溶液，水浴搅拌，真空抽滤、冷冻干燥，得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料。
2.根据权利要求1所述的交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，阳离子表面活性剂是氯代十六烷基吡啶一水合物或十六烷基三甲基溴化铵其中的一种；所述阴离子聚电解质为带负电的聚丙烯酸。
3.根据权利要求1所述的交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将0.54mg阳离子表面活性剂和2-4ml阴离子聚电解质溶于25ml分子水，得混合溶液，在混合溶液中加入2-4ml浓度为25-28％的氨水，得复合物介晶模板，然后将2.08g硅源、0.1-0.2g氮源和1.43-11.41g碳源依次加入上述复合物介晶模板中，得乳浊液。
4.根据权利要求3所述的交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，硅源为正硅酸乙酯，氮源为3-氨丙基三乙氧基硅烷，碳源为蔗糖。
5.根据权利要求1所述的交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将乳浊液移入烘箱内在60-90℃下进行熟化反应38-58h后，采用分子水和乙醇各洗涤2-4次，在50-80℃下真空干燥箱干燥6-24h，碳化在600-1000℃下恒温2-6h，且升温速率为2-5℃/min，得到氮掺杂二氧化硅/碳的复合物。
6.根据权利要求1所述的交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，向1-2g氮掺杂二氧化硅/碳的复合物中加入10-20ml氢氧化钾水溶液，氢氧化钾水溶液浓度为0.1-0.2g/mL，15-25℃下浸泡12-36h，100-140℃下烘干8-16h，得浸泡物。
7.根据权利要求1所述的交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，再将浸泡物进行高温活化，高温活化具体是浸泡物移入坩埚中，将坩埚置于管式炉中，在3-5℃/min的速度升温至700-900℃，保温30-60min后自然冷却至15-25℃，然后采用0.1-0.5mg/mL的稀盐酸溶液清洗3-6次，再采用分子水洗至pH值为6.8-7.2，冷冻干燥后，得到氮掺杂多级孔碳球。
8.根据权利要求1所述的交联微介孔碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将0.1g粒径为400-800nm的氮掺杂多级孔碳球与0.05-0.3g氧化石墨烯分散在25-150mL分子水中，加入1.25-7mL水合肼溶液，水合肼溶液的质量分数为20-40％，在70-90℃下水浴搅拌12-24h，最后真空抽滤、冷冻干燥，得氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料，即交联微介孔碳复合材料。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的交联微介孔碳复合材料的应用，其特征在于：将氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料用于锂硫电池正极活性物质硫的基材、锂硫电池隔膜阻挡层。
10.根据权利要求1-8中任意一项所述的交联微介孔碳复合材料的应用，其特征在于：将氮掺杂多级孔碳球与还原氧化石墨烯复合材料用于锂硫电池中缓解多硫化物的穿梭。
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