【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料前驱体，具体涉及一种通过液相分子间自组装方式制备软硬碳复合材料前驱体的方法，以及相应的软硬碳复合材料及其制备方法与应用，属于化学合成。
技术介绍
1、石墨由于在钾离子的嵌入/脱出的过程中体积变化较大，循环稳定性差，且理论储钾容量仅为273mah/g，因此石墨在钾离子电池中的应用受限。研究发现具有可调结构的非晶碳(包括软碳和硬碳)表现出极具吸引力的储钾行为。然而传统的复合工艺是将两者前驱体在碳化之前进行物理预混合，这种方法的缺点是两者之间的混合均匀度较差，而且界面接触较弱，会发生严重的相分离，不足以产生强烈的协同作用。更进一步的，专利cn118367130a先制备了芦苇秸秆的碳化产物，然后在其表面包覆一层沥青，然后进行二次碳化，得到沥青衍生的软碳包覆芦苇秸秆衍生的硬碳。虽然该方法的效果优于物理混合的效果，但是软硬碳两者之间也存在显著的交替界面。专利cn 115849332 a则进一步改进了混合方式，通过选取合适的溶剂体系，将软碳前驱体和硬碳前驱体溶解在选定的溶剂体系中，然后将两者同时从溶剂中分离出来，最大程度的实现两者的均匀混合，然后在后续的热处理过程中，两者可能会发生交联、固定，从而增加软硬碳之间的结合力。然而，不尽如人意的是，软碳前驱体和硬碳前驱体在同一溶剂中的溶解度和析出速度不同，最终会造成产物中硬碳区域或者软碳区域存在局域富集的情况，恶化此类区域的反应动力学和循环稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种通过液相分子间自组装方式制备
2、本专利技术的另一目的还在于提供一种软硬碳复合材料及其制备方法。
3、本专利技术的另一目的还在于提供所述软硬碳复合材料的应用。
4、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
5、本专利技术实施例提供了一种软硬碳复合材料前驱体的制备方法，其包括：
6、使可溶性二酐类物质在强碱溶液中进行充分水解，得到水解溶液
7、使所述水解溶液与可溶性且具有丰富羟基的有机物混合，并调节所获混合溶液的ph值，诱导在分子层面靶向自组装，制得软硬碳复合材料前驱体。
8、在一些实施方案中，所述可溶性二酐类物质具有两个乙酰基基团，所述可溶性二酐类物质包括3，4，9，10-苝四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐、双酚a型二醚二酐、苯四酸二酐、1，4，5，8-萘四甲酸酐中的任意一种或两种以上的组合。
9、在一些实施方案中，所述可溶性且具有丰富羟基的有机物包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖中的任意一种或两种以上的组合。
10、本专利技术实施例还提供了由前述制备方法制得的软硬碳复合材料前驱体，所述软硬碳复合材料前驱体高度均一且相界面结合紧密。
11、本专利技术实施例还提供了一种软硬碳复合材料的制备方法，其包括：在保护性气氛中，对前述制备方法制得的软硬碳复合材料前驱体进行碳化处理，制得软硬碳复合材料。
12、本专利技术实施例还提供了由前述制备方法制得的软硬碳复合材料。
13、本专利技术实施例还提供了前述软硬碳复合材料在电池储能领域中的应用。
14、相应的，本专利技术实施例还提供了一种钾离子电池负极材料，其包括前述的软硬碳复合材料。
15、与现有技术相比，本专利技术采用液相通过分子间自组装方式制备的软硬碳复合材料的特点如下：
16、1)本专利技术基于化学键合原理和液相分子间自组装技术制备的软硬碳复合材料具有强烈的协同效应；
17、2)本专利技术采用化学键合连接两种前驱体，增强了软硬碳界面的相互作用力，避免了两种组分之间的相分离；
18、3)本专利技术采用具有丰富羟基且易溶于水的有机物衍生的硬碳不仅提供一定的储存容量而且提升了材料作为钾离子电池负极的循环稳定性。
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1.一种软硬碳复合材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性二酐类物质具有两个乙酰基基团，所述可溶性二酐类物质包括3,4,9,10-苝四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐、苯四酸二酐、1，4，5,8-萘四甲酸酐中的任意一种或两种以上的组合；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述强碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两种以上的组合；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性且具有丰富羟基的有机物包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖中的任意一种或两种以上的组合；
5.由权利要求1-4中任一项所述制备方法制得的软硬碳复合材料前驱体，所述软硬碳复合材料前驱体高度均一且相界面结合紧密。
6.一种软硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述保护性气氛包括氩气气氛；
8.由权利要求6或7所述制备方法制得的软硬碳复
9.权利要求8所述的软硬碳复合材料在电池储能领域中的应用，优选的，所述应用包括：所述软硬碳复合材料在钾离子电池负极中的应用。
10.一种钾离子电池负极材料，其特征在于，包括权利要求8所述的软硬碳复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种软硬碳复合材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性二酐类物质具有两个乙酰基基团，所述可溶性二酐类物质包括3,4,9,10-苝四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐、双酚a型二醚二酐、苯四酸二酐、1，4，5,8-萘四甲酸酐中的任意一种或两种以上的组合；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述强碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两种以上的组合；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性且具有丰富羟基的有机物包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹波，徐宏强，何海勇，况永波，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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