[发明专利]一种多级结构碳纳米复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种多级结构碳纳米复合材料，其特征在于，包括：

由碳纳米材料与经炭化处理的多孔炭组成，比表面积为300-2500m²/g，导电率为40-600S/cm，堆积密度为0.2-0.5mg/L，所述碳纳米材料的质量分数为30-90％。

2.根据权利要求1所述的多级结构碳纳米复合材料，其特征在于，所述碳纳米材料为碳纳米管与石墨烯中的一种或多种；

所述碳纳米管为单壁或多壁，比表面积为200-1300m²/g；

所述石墨烯为单层或多层，比表面积为200-2630m²/g。

3.权利要求1或2所述的一种多级结构碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用高粘度有机液体为粘结剂与所述碳纳米材料混合得到复合物；

将所述复合物通过机械成型形成条状或粒状产品；

将所述条状或粒状产品以热处理方式经过炭化过程与活化过程，生成所述多孔炭，获得所述多级结构碳纳米复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用高粘度有机液体为粘结剂与所述碳纳米材料混合得到复合物，包括：

所述碳纳米材料与所述高粘度有机液体质量比为1:10～10:1；

将所述碳纳米材料与所述高粘度有机液体在20-100℃下混合0.1-3小时。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高粘度有机液体包括：沥青、柴油、焦油中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将所述复合物通过机械成型形成条状或粒状产品，包括：

将所述反应复合物加入到成型机器中，在20-150℃下定型，制得所述条状或粒状产品；

其中，所述条状产品直径为1-5mm；所述粒状产品直径为0.1-10μm。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述炭化过程，包括：

将所述条状或粒状产品置于反应器中，通入氩气或者氮气中的一种或多种，在300-1000℃，0.1-2MPa下处理0.5-10小时。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述活化过程，包括：

向反应器中通入二氧化碳、水蒸气、氢气、空气或氧气中的一种或多种，在600-1000℃，0.1-2MPa下处理0.5-8小时，降至室温。

9.权利要求1或2所述的一种多级结构碳纳米复合材料用于吸附流体中非极性有机物的用途，其特征在于，包括：

所述流体为有机废水或废气，所述非极性有机物的含量为4ppm-10万ppm；在25-100℃下0.1-5小时内通过装有所述多级结构碳纳米复合材料的床层，吸附后所述非极性有机物的含量降低至3-100ppm以下。

10.权利要求1或2所述的一种多级结构碳纳米复合材料用于超级电容器的电极材料的用途，其特征在于，包括：

在1-4V电解液中，所述电极材料的比容量为160-300F/g，所述电极材料基于材料的能量密度为90-120Wh/kg，所述电极材料基于材料的功率密度为5-50Wh/kg。