[發明專利]一種具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710519261.8
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107275098A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 張冠華;汪博文;段輝高;張維剛
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/32;H01G11/86
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260
• 代理人: 王翀

1.一種具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一)配制反應劑，所述反應劑包括氧化劑和燃料，將氧化劑和燃料按照1:1～1:2的摩爾比混合，并加入去離子水，充分攪拌，使反應劑完全溶解，得到反應溶液；

步驟二)將反應溶液加熱至溶液沸騰，直至得到黃色粘性膠狀產物；

步驟三)將黃色粘性膠狀產物置于馬弗爐中，以400～500℃進行退火處理，經過2～4h到具有多尺度孔結構的灰白色固態產物；

步驟四)將灰白色固態產物置于管式爐中，以保護氣體為載氣將乙醇勻速載入管式爐，爐溫保持在400～700℃進行乙醇催化分解反應，經過2～4h后完成以灰白色固態產物為模板的碳均勻包覆過程；

步驟五)向管式爐中通入氫氣，爐溫升至600～800℃通過氫氣還原和蒸發的過程將所使用的模板去除，保溫至模板材料被完全去除即得到目標產物：多尺度孔結構的三維中空碳泡沫。

2.根據權利要求1所述具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法的制備方法，其特征在于：步驟一)中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述燃料為含碳有機物。

3.根據權利要求2所述具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法的制備方法，其特征在于：所述含碳有機物包括檸檬酸、尿素、蔗糖、氨基酸中的至少一種。

4.根據權利要求1所述具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法的制備方法，其特征在于：步驟一)中，所述氧化劑與燃料的摩爾比為1:1～1:1.5。

5.根據權利要求1所述具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法的制備方法，其特征在于：步驟四)中，所述保護氣體為氮氣或惰性氣體。

6.根據權利要求1所述具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法的制備方法，其特征在于，在步驟四)中，氮氣和乙醇環境下以500℃進行碳包覆過程，持續時間為3h。

7.根據權利要求1所述具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法的制備方法，其特征在于：在步驟五)中，所述氫氣混合有保護氣體，保護氣體為氮氣或惰性氣體；氫氣體積占總氣體體積的5％～30％；爐溫升至600～900℃進行模板材料的去除過程，保溫至模板材料被完全去除。

8.根據權利要求1～7任一項所述的具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法，其特征在于：加熱的過程中，升溫速率均為為3～5℃/min。

9.一種由權利要求1～7中任一項所述的具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫電極材料的制備方法制得的具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫。

10.一種由權利要求1～7中任一項所述方法制備的具有多尺度孔結構的三維中空碳泡沫在超級電容器電極材料中的應用。