多层有序多孔碳材料及其制备方法技术

本发明专利技术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，该多层有序多孔碳材料按下述制备方法得到：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。本发明专利技术通过利用废弃的牙科藻酸盐印模作为初始原料获得多层有序多孔碳材料，能够变废为宝，避免了资源的浪费，不仅保护了环境，而且得到的多层有序多孔碳材料的层状多孔结构、纳米级结构以及超大的比表面积，使得其作为超级电容器电极材料时，能够有效提高超级电容器电极材料的比电容，并且具有较高的功率特性，而且使用寿命更长。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及多层有序多孔碳材料
，是一种，该多层有序多孔碳材料按下述制备方法得到：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。本专利技术通过利用废弃的牙科藻酸盐印模作为初始原料获得多层有序多孔碳材料，能够变废为宝，避免了资源的浪费，不仅保护了环境，而且得到的多层有序多孔碳材料的层状多孔结构、纳米级结构以及超大的比表面积，使得其作为超级电容器电极材料时，能够有效提高超级电容器电极材料的比电容，并且具有较高的功率特性，而且使用寿命更长。【专利说明】
本专利技术涉及多层有序多孔碳材料
，是一种。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，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。本专利技术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°C至950°C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。本专利技术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°C至950°C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。下面是对上述专利技术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°C /min至10°C /min的升温速率升温至850°C至950°C。上述第三步中，盐酸刻蚀所用的盐酸溶液的浓度为lmol/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%。本专利技术通过利用废弃的牙科藻酸盐印模作为初始原料获得多层有序多孔碳材料，能够变废为宝，避免了资源的浪费，不仅保护了环境，而且得到的多层有序多孔碳材料的层状多孔结构、纳米级结构以及超大的比表面积，使得其作为超级电容器电极材料时，能够有效提高超级电容器电极材料的比电容，并且具有较高的功率特性，而且使用寿命更长。【具体实施方式】本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况需要增减非必要的技术特征来确定具体的实施方式。下面结合实施例对本专利技术作进一步描述: 实施例1，该多层有序多孔碳材料按下述制备方法得到: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°C至950°C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。第三步和第四步中，对氯离子、钙离子、镁离子、铁离子、氟离子和硅离子的质量含量测定可以采用能谱进行测定；炭化时可以将藻酸盐印模块放入管式炉中在惰性气体的保护下进行升温炭化，本专利技术通过利用废弃的牙科藻酸盐印模作为初始原料，经过高温焙烧实现废弃物中含碳有机物的炭化，然后分别使用盐酸和氢氟酸对高温炭化处理后的炭化混合物进行盐酸刻蚀和氢氟酸刻蚀处理，除去物料中的非碳成分，最终获得可作为双电层电容器电极材料的具有超大比表面积的多层有序多孔碳材料。实施例2，该多层有序多孔碳材料按下述制备方法得到: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°C或950°C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，氢氟酸刻蚀至物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层有序多孔碳材料，其特征在于按下述方法得到：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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：米丛波，赵今，祖丽呼玛·阿热甫江，钱雅婧，胡明华，潘旭，聂晶，
申请(专利权)人：新疆医科大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：