[发明专利]一种碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将含有毛霉菌的原料浸泡在含有铁离子和硫氰根离子的溶液中，冷冻干燥后，经高温炭化，得到所述碳材料；

所述碳材料为铁、氮、硫共掺杂的多级孔纳米碳；

其中，所述碳材料具有薄层片状结构；

所述含有铁离子和硫氰根离子的溶液中铁离子的浓度为0.001～1mol/L；

所述含有铁离子和硫氰根离子的溶液中硫氰根离子的浓度为0.003～3mol/L；

所述高温炭化的条件为：

所述高温炭化的气氛为非活性气氛、氢气、氨气中的至少一种；

所述高温炭化的温度为650℃以上；

所述高温炭化的时间为1小时以上。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多级孔包括微孔、介孔和大孔；

所述碳材料中的孔均为规则孔；

所述碳材料中的孔均为有序孔；

所述碳材料的平面尺寸为0.5-5微米；

所述的碳材料薄层厚度为3-50nm。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述微孔的孔宽为0.4-1.8nm；

所述介孔的孔宽为2-16nm；

所述大孔的孔宽为50-200nm。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述介孔的孔宽为4.5-6nm；

所述大孔孔宽为50-100nm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述介孔孔宽集中分布在5.2nm；

所述微孔的孔宽集中分布在0.6nm和1.2nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非活性气氛选自氮气、惰性气体中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温炭化的温度为650-950℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温炭化过程中采用程序升温的方式升温至炭化温度；其中，所述程序升温过程中升温速率不高于5℃/分钟。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，根据权利要求1至8任一项所述的制备方法得到的碳材料用于电极催化剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述电极催化剂为阴极催化剂。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，根据权利要求1至8任一项所述的制备方法得到的碳材料用于燃料电池。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述燃料电池包括氢氧燃料电池、锌空气燃料电池、镁空气燃料电池或者铝空气燃料电池。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，根据权利要求1至8任一项所述的制备方法得到的碳材料用于超级电容器。