[发明专利]一种复合多孔炭材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种复合多孔炭材料及其制备方法与应用，本发明复合多孔炭材料的制备方法，采用炭化料和石墨烯材料为原料，通过水热反应制备得到复合炭材料，经过活化和后处理得到一种复合多孔炭材料，该方法能够有效提高石墨烯材料的添加量，并避免石墨烯材料的团聚，充分发挥石墨烯材料的优势，有效提高所得复合多孔炭材料的比表面积、比电容和导电性能，提高其综合性能；此外，本发明复合多孔炭材料的制备方法工艺简单、污染少，符合绿色发展的要求。本发明复合多孔炭材料比表面积高，比电容高，导电性能好，综合性能优异，能够用于制备电子元器件。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种复合多孔炭材料及其制备方法与应用。

背景技术

多孔炭材料由于其具有高的比表面积和丰富的孔道结构而被广泛用作电极材料，吸附材料以及催化材料等。但由于多孔炭孔隙发达，孔壁上的碳所占的比例较低，多孔炭颗粒之间的接触面积较小，导致无定形碳结构上的缺陷，因此多孔炭材料的导电性能和力学性能往往不高。石墨烯材料因其具有较高的电导率和优异的力学性能等而被研究者广泛关注，但石墨烯材料由于其结构的特点，单独使用存在较大的问题。石墨烯材料与多孔炭材料进行复合，既可以阻止石墨烯材料的团聚又可以提高多孔炭的导电性，从而制备出具有高导电性和具有高比表面积的复合多孔炭材料。

相关技术中，采用前驱体复合或原位聚合的方式制备复合多孔炭材料，而采用前驱体复合或原位聚合的方式往往会使石墨烯材料的添加量受到一定的限制，过量的石墨烯材料极易团聚，会影响所得产品的综合性能，不能够充分体现石墨烯材料的优势，从而影响所得复合多孔炭材料的性能，不能满足实际应用需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合多孔炭材料的制备方法，该方法能够有效提高石墨烯材料的添加量，并避免石墨烯材料的团聚，充分发挥石墨烯材料的优势，有效提高所得复合多孔炭材料的比表面积、比电容和导电性能，提高其综合性能；此外，该方法工艺简单、污染少，符合绿色发展的要求。

本发明的第二目的在于提供一种采用第一目的所述制备方法制备得到的复合多孔炭材料，所述的复合多孔炭材料比表面积高，比电容高，导电性能好，综合性能优异。

本发明的第三目的在于提供一种第二目的所述的复合多孔炭材料的应用，所述复合多孔炭材料具有优异的比表面积、比电容和导电性能，能够用于制备电子元器件。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种复合多孔炭材料的制备方法，包括如下步骤：

a.配制炭化料、石墨烯材料和还原剂的混合溶液，进行水热反应，得到复合炭材料；

b.复合炭材料经活化及后处理，得到一种复合多孔炭材料。

本发明复合多孔炭材料的制备方法，采用炭化料和石墨烯材料为原料，通过水热反应制备得到复合炭材料，经过活化和后处理得到一种复合多孔炭材料，能够有效提高石墨烯材料的添加量，并避免石墨烯材料的团聚，充分发挥石墨烯材料的优势，有效提高所得复合多孔炭材料的比表面积、比电容和导电性能，提高综合性能；此外，本发明复合多孔炭材料的制备方法工艺简单、污染少，符合绿色发展的要求。

本发明采用水热法能够在炭化料表面制备一层石墨烯材料薄膜，在液相中一次完成，不需要后期的晶化热处理，降低了制备薄膜成本，避免了水热处理前后薄膜与衬底成分的互扩散，所得薄膜纯度高，均一性好，结合牢固。

可选地，所述炭化料是由碳前驱体炭化得到。

可选地，所述碳前驱体包括产碳率高的物质，比如酚醛树脂、葡萄糖、聚丙烯腈和沥青中的一种或多种，优选包括酚醛树脂。