光热辅助活化多孔碳材料、及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种利用太阳光或人造光源辐照的光热辅助活化碳质材料的方法，实现碳质材料多孔结构构建，并将其应用至超级电容器、二次离子电池及纳米催化等领域，涉及光热活化、电池能源、环境治理等技术领域，所述碳质材料主要为，活性炭、生物质碳、多孔碳、介孔碳、氧化石墨、石墨烯、石墨炔、碳纳米管及富勒烯(C60)等碳质材料，形态包括粉末、块状、海绵、凝胶、薄膜等，所述多孔结构为，可根据设计要求，通过太阳光、太阳光模拟器及其它光源等方式将碳质材料进行光热化学活化，实现碳质材料内部孔隙结构的构筑，本发明专利技术能够使得多种碳质材料实现多孔特性转变，使其具有高孔隙率、高比表面积、高储能特性等特征，可显著提高双电层储能、离子传输、物质输运能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料制备，具体涉及一种利用光辅助活化加工方法制备的多孔碳质材料、制备方法及其应用。

技术介绍

1、超级电容器具有高功率密度的特点，与传统电池相比，其具有更快的充放电速度和更长的循环寿命，广泛应用于电子通信、电动汽车、可再生能源存储和便携式电子产品等多种应用中。根据储能机制的不同，超级电容器大致分为双层电容器(edlc)和法拉第赝电容器(pc)。edlc通过在浸没在电解质中的电极表面吸附离子来存储电荷，形成双电层。edlc电极材料主要是各种类型的碳材料，例如生物质碳、碳纳米管和石墨烯。高比表面积、适宜的孔隙结构和良好的导电性是实现双电层储能的关键。

2、为了构筑高比表面积且孔径尺寸适宜的碳质材料，提升储能电极的性能，活化过程是必然的选择。然而，常规制备碳质材料的方法均需要通过高温过程进行活化，存在能耗较高、易造成污染等问题。随着清洁能源高效利用趋势的发展，寻找一种更为简单高效、低成本、能耗低的活化方法成为一种迫切需求。

3、2011年rodney s.ruoff教授在science上发表了一篇关于活化石墨烯应用于超级电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种光热辅助活化多孔碳材料的制备方法，其特征在于，利用光源辐照含有活化剂的碳质材料，使光的局域性光热效应与碳材料和化学试剂发生协同增强作用，发生热场、能量传递、分解、刻蚀过程，使得部分碳原子骨架发生分解或脱落，形成多孔结构。

2.根据权利要求1所述的光热辅助活化多孔碳质材料的制备方法，其特征在于，所述光源包括太阳光、LED(不限于紫外、可见光及红外等波段)、氙灯或汞灯，能量密度为0.01-1000kWm-2。

3.根据权利要求1或2所述的光热辅助活化多孔碳质材料的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

4.根据权利要求3所述的光热辅助活化多孔碳质材料...

【技术特征摘要】

1.一种光热辅助活化多孔碳材料的制备方法，其特征在于，利用光源辐照含有活化剂的碳质材料，使光的局域性光热效应与碳材料和化学试剂发生协同增强作用，发生热场、能量传递、分解、刻蚀过程，使得部分碳原子骨架发生分解或脱落，形成多孔结构。

2.根据权利要求1所述的光热辅助活化多孔碳质材料的制备方法，其特征在于，所述光源包括太阳光、led(不限于紫外、可见光及红外等波段)、氙灯或汞灯，能量密度为0.01-1000kwm-2。

3.根据权利要求1或2所述的光热辅助活化多孔碳质材料的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

4.根据权利要求3所述的光热辅助活化多孔碳质材料的制备方法，所述碳质材料包括生物质碳、多孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴卫平，刘丰华，徐星宇，王越，周贺，顾云娇，姚富龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：