三维有序大孔结构的类石墨烯炭材料、制备及应用制造技术

三维有序大孔结构的类石墨烯炭材料、制备及应用，属于功能性微纳米材料和电化学领域。具有三维有序大孔结构，一级孔径为200～300nm和二级孔径为120～150nm，在孔壁上还分布有3～5nm的介孔结构，孔壁包括氮元素掺杂的类石墨烯炭，还包括金属。通过硝酸盐辅助的硬模板法，成功实现了三维有序大孔结构的类石墨烯炭材料的可控制备。通过此技术制备的类石墨烯基材料具有3DOM结构、高孔隙率、高比表面积、丰富的结构缺陷和高电导性，在锂离子电池中显示了优异的储能性能，在析氢反应中表现出了良好的电催化性能，因而在电化学能量存储和转化领域均显示出了巨大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维有序大孔结构石墨烯类炭材料、制备及应用，具体地说涉及一种相当简单、经济以及可以量产地制备三维有序大孔类石墨烯炭材料的技术，该方法获得的纯炭材料及其复合材料能够高效地进行电化学能量的存储和转化，属于功能性微纳米材料和电化学领域。
技术介绍
由于具有较大的比表面积、较低的比重量、化学稳定性、双极性以及快速的动力学特点，炭材料在电化学能量存储(如电池)和转化(如电催化产氢或产氧)方面一直显示出巨大的应用前景，特别是随着具有高电导性和大比表面积(～2630m2/g)的石墨烯的发现。然而纵观目前石墨烯材料的主要制备方法，如微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉积(CVD)法、化学剥离法(化学学报72(2014)333)，除了无法经济地、大规模地制备石墨烯基储能材料，所制得纯石墨烯的性能往往也只表现出一般炭材料的性能，即基本接近于石墨的比电量(372mAh/g)和比容量(300～500F/g)。至今为止，大量的研究成果被提出以不断提高炭材料的电化学储能性能，如Stein课题组曾经报道了一种应用间苯二酚辅助的PMMA硬模板法制备的三维有序大孔(3DOM)炭材料(孔隙率>74本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维有序大孔结构的类石墨烯炭材料，其特征在于，类石墨烯炭材料具有三维有序大孔结构，其中它的一级孔径为200～300nm和二级孔径为120～150nm，在孔壁上还分布有3～5nm的介孔结构，孔壁由氮元素掺杂的类石墨烯炭构成；孔壁厚度为30～50nm。

【技术特征摘要】
1.三维有序大孔结构的类石墨烯炭材料，其特征在于，类石墨烯炭材料具有三维有序大孔结构，其中它的一级孔径为200～300nm和二级孔径为120～150nm，在孔壁上还分布有3～5nm的介孔结构，孔壁由氮元素掺杂的类石墨烯炭构成；孔壁厚度为30～50nm。2.按照权利要求1所述的三维有序大孔结构的类石墨烯炭材料，其特征在于，类石墨烯炭材料维持有PMMA模板的块体结构。3.三维有序大孔结构的类石墨烯/金属或金属氧化物杂化材料，其特征在于，杂化材料具有三维有序大孔结构，其中一级孔径为200～300nm和二级孔径为100～150nm；孔壁由氮元素掺杂的类石墨烯炭和金属晶体或金属氧化物构成，其厚度则为30～50nm。4.按照权利要求3所述的三维有序大孔结构的类石墨烯/金属或金属氧化物杂化材料，其特征在于，杂化材料中的金属晶体或金属氧化物中金属为Ni、Zn、Mn、Al、Fe、Cu元素中的一种或几种的混合物；金属晶体或金属氧化物分布均匀，被连续相的类石墨烯炭所包裹，金属晶体或金属氧化物尺寸可在3nm至50nm之间调控。5.按照权利要求3所述的三维有序大孔结构的类石墨烯/金属或金属氧化物杂化材料，其特征在于，杂化材料维持有PMMA模板的块体结构。6.制备权利要求3所述的三维有序大孔结构的类石墨烯/金属或金属氧化物杂化材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉科猛，
申请(专利权)人：吉科猛，
类型：发明
国别省市：河北;13