[发明专利]一种基于反应模板的多级孔碳基材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于反应模板的多级孔碳基材料，其特征在于，所述基于反应模板的多级孔碳基材料主要含C和O元素，其孔径分布在0.5～4.1nm，孔容为0.94～1.28cm³ g^-1，比表面积为900～2000m² g^-1；所述基于反应模板的多级孔碳基材料呈珊瑚礁状形貌和三维孔道结构；所述基于反应模板的多级孔碳基材料由碳前驱体、碱式碳酸盐和碳酸盐制备而得，所述碳前驱体、碱式碳酸盐和碳酸盐之间的质量比为2:0.5～4:0.5～4；

所述碳前驱体为葡萄糖、壳聚糖、甲基纤维素、可溶性淀粉、EDTA二钠、EDTA铁钠和草酸铁中的一种或几种组合物；

所述碱式碳酸盐为碱式碳酸锌、碱式碳酸镁、碱式碳酸镍或碱式碳酸铁中的一种或几种组合物；

所述碳酸盐为碳酸钾、碳酸氢铵中的一种或几种组合物。

2.如权利要求1中所述的基于反应模板的多级孔碳基材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按配比取所述碳前驱体、碱式碳酸盐、碳酸盐进行充分的混合，得到固体粉末A；

2)将步骤1)中所得到的A在流动惰性气体保护下，以5±2℃/min升温至600～1000℃保持1～3h，接着自然冷却至室温后研磨均匀，得到催化剂前体B；

3)将步骤2)中所得到的催化剂前体B先用酸性水溶液进行处理1.0～24h，然后进行抽滤、干燥，最后得到去除了模板及杂质的碳基材料，即所述的基于反应模板的多级孔碳基材料，标记为HPC。

3.如权利要求2所述的基于反应模板的多级孔碳基材料的制备方法，其特征在于，将步骤3)中所得到的HPC，在180～220mL min^-1流动气体保护下，以5±2℃/min升温至700～900℃并保持0.5～3h，然后自然冷却至室温，得到进一步改善的所述的基于反应模板的多级孔碳基材料，此阶段产品标记为HPC-HT2。

4.如权利要求2所述的基于反应模板的多级孔碳基材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述流动惰性气体为N₂或He。

5.如权利要求2所述的基于反应模板的多级孔碳基材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，用酸的水溶液进行处理，所述酸处理中酸为HCl、H₂SO₄或HNO₃溶液中的一种或几种组合物；具体为：将催化剂前体B加入到质量分数为5～20％的酸的水溶液中，在25～60℃搅拌1.0～24h，然后用去离子水重复洗涤3次、抽滤、干燥。

6.如权利要求3所述的基于反应模板的多级孔碳基材料的制备方法，其特征在于，所述流动气体为惰性气体或活性气体NH₃。

7.如权利要求1中所述的基于反应模板的多级孔碳基材料，其特征在于，所述基于反应模板的多级孔碳基材料应用于超级电容器中。