本项技术涉及碳材料领域,特别是一种钨掺杂明胶基碳球的制备方法及其应用。该方法以明胶为生物质原料,通过乳液法制备明胶微球,并在制备过程中引入钨元素。随后,将所得微球进行炭化处理,形成具有特定性能的钨掺杂明胶基碳球。该碳球可广泛应用于能源存储、催化剂载体等领域。
背景技术
生物质基碳材料是极具发展前景的前沿新材料,具有独特的天然微结构、材料纯度高、功能多样性、且结构易调控等优点,广泛用在新能源、化工、医药、半导体等领域。生物质材料是指由动物、植物及微生物等生命体衍生得到的材料,主要由有机高分子物质组成,在化学成分上生物质主要由碳、氢、氧三种元素组成。由于是动物、植物及微生物等生命体衍生得到,未经化学修饰的生物质材料容易被自然界微生物降解为水、二氧化碳和其他小分子,其产物能再次进入自然循环,因此生物质材料具备可再生和可生物降解的重要特征。
在各种化学储能器件中,锂离子电池和电化学电容器因各自的优势已得到了广泛的关注和发展。电极材料是决定它们性能的关键因素,其中碳材料因具有价格低廉、化学稳定性高、无毒环保等特点而被广泛应用于上述两种储能器件中,而生物质碳材料因具有来源丰富、环境友好、经济价值高等优点而引起人们的广泛关注。迄今为止,已经有许多种类的生物质被用作制备碳材料的原料,包括碳水化合物、纤维素、木质素、蛋白质、花粉以及壳聚糖等。这些生物质来源广泛,各具特色,为制备多样化的生物质碳材料提供了丰富的选择。
明胶在电化学领域的应用研究日益受到关注。由于其富含氨基、羟基、羧基等官能团,在碳化过程中,这些官能团中的杂原子(如氮、氧)能够均匀掺入碳材料中。这种掺杂不仅提高了碳材料的赝电容效应,还增强了其电化学性能。因此,许多研究者选择明胶作为前驱体来制备超级电容器用碳材料,常用的方法包括直接碳化法、模板碳化法和水热碳化法等。
实现思路