[发明专利]多层有序多孔碳材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多层有序多孔碳材料技术领域，是一种多层有序多孔碳材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器是上世纪七、八十年代发展起来的一种新型储能装置。它是一种介于物理电容器与电池之间、具有特殊性能的化学电源，主要依靠双电层和氧化还原电容来储存电能。超级电容器具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等优点，因此作为储能器件得到了广泛应用。双电层电容器是非常重要的一类超级电容器，其储能机理是利用碳电极与电解液界面电荷分离所产生的双电层电容来储能的。目前，适合作为双电层电容器电极的材料主要有活性炭、玻态炭、炭纤维、炭气凝胶以及碳纳米管等。其中，活性炭是最广泛的一种电极材料。然而，活性炭的晶化程度、电导率、比电容、比功率等都比较低，无法应用于需要高功率的场合。因此，开发具有高比容量、高功率和稳定性好的新型碳电极材料，是促进双电层电容器性能、实现其在高功率场合应用的重要途径。目前口腔修复及正畸领域广泛应用藻酸盐材料为患者制取口腔印模后，大量藻酸盐印模被废弃，不仅污染环境，而且其中含碳成分不能有效利用，造成资源严重浪费。

发明内容

本发明提供了一种多层有序多孔碳材料及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前牙科藻酸盐印模为患者制取口腔印模后被废弃造成污染环境和资源浪费严重的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种多层有序多孔碳材料，按下述方法得到：第一步，将废弃的牙科藻酸盐印模切成小块得到藻酸盐印模块；第二步，将藻酸盐印模块在惰性气体的保护下，升温至850℃至950℃后，进行炭化，炭化后得到炭化混合物；第三步，将炭化混合物研磨成粉末状混合物，然后将粉末状混合物分散在盐酸溶液中进行盐酸刻蚀，以除去物料中的钙离子、镁离子和铁离子，盐酸刻蚀至物料经过过滤、水洗后物料中的氯离子、钙离子、镁离子和铁离子的质量均含量低于0.5%；第四步，将经过盐酸刻蚀并过滤、水洗后的物料加入到氢氟酸溶液中继续进行氢氟酸酸刻蚀以除去物料中的硅离子，氢氟酸刻蚀至物料经过过滤、水洗后物料中的氟离子和硅离子的质量均含量低于0.5%；第五步，将经过氢氟酸刻蚀并过滤、水洗后的物料干燥至物料的质量含水量为0.05%至0.1%，接着将经过干燥后的物料研磨成粉末状的物料得到多层有序多孔碳材料。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种多层有序多孔碳材料的制备方法，按下述步骤进行：第一步，将废弃的牙科藻酸盐印模切成小块得到藻酸盐印模块；第二步，将藻酸盐印模块在惰性气体的保护下，升温至850℃至950℃后，进行炭化，炭化后得到炭化混合物；第三步，将炭化混合物研磨成粉末状混合物，然后将粉末状混合物分散在盐酸溶液中进行盐酸刻蚀，以除去物料中的钙离子、镁离子和铁离子，盐酸刻蚀至物料经过过滤、水洗后物料中的氯离子、钙离子、镁离子和铁离子的质量均含量低于0.5%；第四步，将经过盐酸刻蚀并过滤、水洗后的物料加入到氢氟酸溶液中继续进行氢氟酸酸刻蚀以除去物料中的硅离子，氢氟酸刻蚀至物料经过过滤、水洗后物料中的氟离子和硅离子的质量均含量低于0.5%；第五步，将经过氢氟酸刻蚀并过滤、水洗后的物料干燥至物料的质量含水量为0.05%至0.1%，接着将经过干燥后的物料研磨成粉末状的物料得到多层有序多孔碳材料。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第一步中，将废弃的牙科藻酸盐印模切成3 cm³至6 cm³的藻酸盐印模块。

上述第一步中，先将废弃的牙科藻酸盐印模干燥至质量含水量为1%至5%后，再切成小块得到藻酸盐印模块。

上述第二步中，将藻酸盐印模块在惰性气体的保护下按照5℃/min至10℃/min的升温速率升温至850℃至950℃。

上述第三步中，盐酸刻蚀所用的盐酸溶液的浓度为1mol/L 至4mol/L；或/和，第四步中，氢氟酸刻蚀所用的氢氟酸溶液的质量浓度为10%至40%。