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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109721045A(43)申请公布日2019.05.07(21)申请号201910198940.9(22)申请日2019.03.15(71)申请人西南大学地址400715重庆市北碚区天生路2号(72)发明人黄静李长明代方银(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/44(2013.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种3D蜂窝状泡沫碳材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种3D蜂窝状泡沫碳材料及其制备方法和应用,属于材料技术领域。该方法中以苦荞为原料,碱溶液为活化剂,形成凝胶干燥后进行碳化处理,最后经除杂、洗涤干燥制得3D蜂窝状泡沫碳材料,该方法简单易操作,反应条件温和,后处理方便,收率高(24.5%),成本低,适合大规模工业化生产。制得的碳材料具有蜂窝状多级孔结构,单层平面上均匀分布有大量的微孔和介孔,将其用作电化学电容器电极材料,具有优异的电化学储能性能,是优良的电极材料,可进一步开发制备成超级电容器,在电化学储能领域具有潜在、广阔的应用前景。CN109721045ACN109721045A权利要求书1/1页1.一种3D蜂窝状泡沫碳材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:(1)将苦荞粉加入碱溶液中,搅拌后,制得凝胶;(2)将步骤(1)中制得的凝胶烘干后置于管式炉中,惰性气体保护下,升温至100-200℃下保温1-2h,然后继续升温至300-400℃下保温1-2h,再升温至600-800℃下保温1-2h,最后冷却至室温,制得3D蜂窝状泡沫碳材料前驱体;(3)将步骤(2)中制得的3D蜂窝状泡沫碳材料前驱体以酸溶液和水反复抽滤洗涤后烘干,制得3D蜂窝状泡沫碳材料。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述苦荞粉的粒径为40-80目。3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述苦荞粉与碱溶液中碱的质量比为2:1-4。4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述碱溶液为KOH溶液或NaOH溶液中的一种。5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述搅拌具体为以20-50r/min的速度搅拌1-2h。6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,各阶段升温的速率为3-5℃/min。7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)和步骤(3)中,所述烘干具体为在60-80℃下干燥12-20h。8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述酸溶液为质量分数均为10-20%的盐酸。9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的3D蜂窝状泡沫碳材料。10.权利要求9所述的3D蜂窝状泡沫碳材料作为超级电容器电极材料的应用。2CN109721045A说明书1/7页一种3D蜂窝状泡沫碳材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于材料技术领域,具体涉及一种3D蜂窝状泡沫碳材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]能源危机和环境保护是当今世界各国面临的两大难题,全球经济和社会的可持续发展正面临着严峻的挑战。化石类能源日益枯竭,现有的传统能源系统已无法满足现代工农业、经济发展的需求,燃油和煤的使用消耗过程中还带来了严重的环境污染。随着社会进步、人民生活水平地不断提高,开发新型能源、发展新型储能设施是我们必须解决的问题。超级电容器的研制成功就是储能设备的一次革命。[0003]超级电容器(也称为电化学电容器、双电层电容器)是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件,它具有比传统电容器更高的比能量、比电池更高的比功率。其中,电极材料是决定超级电容器性能的主要因素。目前,超级电容器中使用最多的电极材料是多孔碳材料,是因为碳材料来源广泛,价格便宜,具有巨大的比表面积和优良的导电导热性能,且化学稳定性好,膨胀系数小,在制备过程中孔径分布可以调控,且可根据需要制成多种形态,例如粉末、颗粒、纤维、布等。而多孔碳材料的比表面积和孔分布不仅与制备方法密切相关,还与原材料的选用有关。目前,根据原材料来源的不同,可将制备多孔碳的原材料分为2大类:植物类和矿物类。其中,植物类原材料主要有椰壳、木材、果壳、杏核以及其它农业废弃物等。矿物类原材料有煤、石油焦、沥青等。与石油等原材料相比,植物类原材料不仅价格低廉、环境友好、可再生,而且具有更丰富的组成、功能和独特的结构。因此,合理的利用植物类原材料,不仅可以从一定程度上解决化石资源短缺的问题,还可以实现生物质资源和生物质废弃物的有效利用,变废为宝。对社会的进步、环境的保护和经济的持续增长具有重大的意义。发明内容[00