本申請涉及多孔碳材料領(lǐng)域，特別是涉及一種介孔微孔碳材料及其制備方法和應用。

背景技術(shù)：

介孔材料是指平均孔徑為2-50納米的多孔材料，微孔材料是指平均孔徑小于2納米的多孔材料。由于微孔材料具有比介孔材料更小的孔徑，可以提供更大的比表面積；因此，具有高比表面積的微孔碳材料廣泛應用于吸附、催化、超級電容器等需要大比表面積的場合。傳統(tǒng)的高比表面積碳材料主要是通過對碳材料進行活化形成活性炭來制備，對于孔徑不能精確控制。此外，傳統(tǒng)的活性炭以微孔為主，由于孔徑過小，很多目標分子或者離子在孔中擴散很慢甚至不能進入孔中，很大部分的比表面實際上沒有被利用，材料性能不能充分發(fā)揮。例如在將微孔碳材料作為超級電容器的電極材料使用時，有機電解質(zhì)四氟硼酸四乙胺中的溶劑化陰/陽離子的直徑分別是1.30納米和1.16納米，小于該尺寸的微孔由于不能容納電解質(zhì)離子而不能形成雙電層電容，微孔內(nèi)部的表面積是無效的。

為了提高高比表面積碳材料的應用性能，可以制備具有分級孔徑的介孔微孔碳材料。在介孔微孔碳材料中，介孔與微孔相互連通，由于介孔的孔徑大于微孔，分子和離子在介孔中的擴散速度較快，介孔為分子或離子進入微孔內(nèi)表面提供了快速通道。介孔微孔碳材料的高比表面積可以得到充分利用，因此性能優(yōu)于單純的微孔碳材料。但是，傳統(tǒng)的活化工藝只能制備單純的微孔碳材料。近年來通過模板法在碳材料中引入介孔成為一個研究熱點。但是，模板法中的模板材料是一次性消耗品，材料成本高，且工藝過程復雜，難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。最近，通過碳化物材料制備高比表面積碳材料成為一種新方法。通過碳化物制備高比表面積碳材料的優(yōu)點在于可以通過碳化物的化學成分控制孔徑，可以使孔內(nèi)可以容納最多的分子或者離子，從而提高催化、吸附或電容性能。在所有的碳化物中，碳化硅或者碳氧化硅是成本較低的。碳氧化硅陶瓷可以通過對聚硅氧烷進行熱解得到。碳氧化硅材料在微觀上是碳與無定形氧化硅相互穿插形成的納米復合結(jié)構(gòu)；去除碳氧化硅材料中的無定形氧化硅，即可得到具有納米孔的碳材料。最近報道的碳化物制備微孔碳的主要方法是在高溫下通氯氣進行腐蝕，或者在室溫下利用氫氟酸進行腐蝕。這兩種方法都有一定的危險性，氯氣是一種具有強烈刺激性氣味的有毒氣體，大量吸入可致命；氫氟酸具有強烈腐蝕性，人體接觸少量氫氟酸就可以致命，屬于劇毒化學品。并且會形成對環(huán)境有害的副產(chǎn)物，例如四氯化硅，在空氣中和水蒸氣生成具有腐蝕性和刺激性的氯化氫等。同時，由于引入了介孔，碳材料的比表面積會明顯降低，目前還沒有一種即具有超高的比表面積，同時又有較高介孔比例的碳材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的目的是提供一種新的介孔微孔碳材料，及其制備方法和應用。

本申請采用了以下技術(shù)方案：

本申請的一方面公開了一種介孔微孔碳材料，該介孔微孔碳材料的孔徑范圍為0.3-20納米，孔隙率為50-90％，介孔與微孔的體積比為2:1以上，比表面積為1500-3200m²/g。

本申請的介孔微孔碳材料可以同時具有超過3000m²/g的比表面積，并且，介孔和微孔的體積比例超過2:1，孔體積超過2cm³/g。本申請的介孔微孔碳材料既具有高比表面積，又具有可控數(shù)量的介孔，使得介孔微孔碳材料具有更優(yōu)異的性能和更廣泛的用途。本申請介孔微孔碳材料的一種用途中，將其用于超級電容器，使得電容性能超越使用進口活性炭YP50的電容器。

需要說明的是，現(xiàn)有的高比表面積碳以傳統(tǒng)的活性炭為主。活性炭是一種單純的微孔材料。雖然活性炭的比表面積最高可以達到3000m²/g，但是主要是以狹長的微孔為主。分子或者離子在這些狹長的微孔中擴散的很慢；甚至有些大的分子和離子不能進入過小的微孔。在應用中表現(xiàn)為材料的動力學性能較差，同時有效表面積低于實際表面積。雖然現(xiàn)在已經(jīng)報道有很多具有分級介孔-微孔結(jié)構(gòu)的高比表面積碳材料，但是這些材料在引入介孔后，比表面積都明顯下降至2000m²/g或者更低，同時介孔的比例并不高，孔體積也不大。而本申請的介孔微孔碳材料不僅可以獲得3000m²/g以上的比表面積，而且介孔的比例可以很高。

本申請的另一方面公開了本申請的介孔微孔碳材料的方法，包括在高溫下采用熔融的強堿對碳氧化硅材料中的氧化硅進行溶解，同時對碳進行活化，然后采用酸洗，獲得介孔微孔碳材料。

需要說明的是，現(xiàn)有的方法是采用氯氣或氫氟酸腐蝕氧化硅，形成多孔碳材料；但是，這種方法存在一定的危險性，并且會造成環(huán)境污染。因此，本申請創(chuàng)造性的采用熔融的強堿對氧化硅進行溶解，同時對碳進行活化，以獲得分級介孔-微孔碳材料，即本申請的介孔微孔碳材料。可以理解，本申請的關(guān)鍵在于采用熔融的強堿，而高溫條件下使用也是為了保證強堿處于熔融狀態(tài)，因此，根據(jù)不同的強堿采用相應的熔融溫度即可，在此不做具體限定。強堿的第一個目的是熔融氧化硅，第二個目的是對碳進行活化，其中，對碳進行活化是指，使碳氧化硅中的碳成為活性炭。一般化學定義中的強堿都可以用于本申請，在此不做具體限定。酸洗處理的目的是洗掉剩余的強堿，以及強堿與氧化硅的反應產(chǎn)物，因此，只要能夠與堿反應，并不易殘留的無機酸都可以用于本申請，在此不做具體限定。但是，為了達到更好的效果，本申請的優(yōu)選方案中，對強堿的類型以及強堿溶解氧化硅的高溫條件進行了特別限定。

優(yōu)選的，本申請的介孔微孔碳材料的制備方法中，碳氧化硅材料由苯基聚硅氧烷在保護性氣氛中進行高溫熱解而成。

需要說明的是，苯基聚硅氧烷是申請?zhí)岢龅囊环N新型的用于制備介孔微孔碳材料的前驅(qū)體；通過采用具有不同的硅/碳比例的苯基聚硅氧烷作為前驅(qū)體，可以調(diào)控介孔微孔碳材料的孔徑分布。

還需要說明的是，本申請的制備方法，可以直接采用制備好的碳氧化硅材用于制備的介孔微孔碳材料，也可以采用碳氧化硅材料的原材料，即苯基聚硅氧烷，制備介孔微孔碳材料。具體的，包括在保護性氣氛中對苯基聚硅氧烷進行高溫熱解，得到碳氧化硅材料，接著在高溫下采用熔融的強堿對苯基聚硅氧烷高溫熱解產(chǎn)物進行處理，然后采用酸洗，即獲得介孔微孔碳材料。

優(yōu)選的，苯基聚硅氧烷為聚苯基甲基硅氧烷或含苯基羥基的硅膠樹脂。

需要說明的是，其中聚苯基甲基硅氧烷，在本申請的一種實現(xiàn)方式中，是采用聚乙烯基苯基硅氧烷和聚甲基氫硅氧烷反應而得。

優(yōu)選的，對苯基聚硅氧烷進行高溫熱解的溫度為1000-1200℃，保護性氣氛為氮氣或氬氣。

優(yōu)選的，強堿對碳氧化硅材料中的氧化硅進行溶解的高溫溫度為700-900℃。

優(yōu)選的，強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

優(yōu)選的，酸洗處理使用的酸為無機酸。

更優(yōu)選的，無機酸為鹽酸、硫酸或硝酸。

優(yōu)選的，還包括在酸洗處理后采用烘箱烘干。

優(yōu)選的，采用烘箱烘干的溫度為80-120℃，烘干時間為3-5小時。

需要說明的是，烘箱烘干的目的是去除液體殘留，因此，只要溫度對介孔微孔碳材料本身不造成破壞即可，而烘干的時間，也只需要能夠有效的去除液體殘留就可。

優(yōu)選的，本申請的方法具體包括，將碳氧化硅與過量的強堿混合研磨，然后在惰性氣氛下加熱使強堿熔融，利用熔融的強堿對碳氧化硅材料中的氧化硅進行溶解，同時對碳進行活化，然后再進行酸洗，獲得本申請的介孔微孔碳材料。

需要說明的是，本申請的優(yōu)選方案，預先將碳氧化硅材料與過量的強堿固體混合研磨，然后再統(tǒng)一進行加熱，使強堿熔融，這樣操作會更安全；當然，也可以預先將強堿熔融，然后將碳氧化硅材料均勻分散于熔融的強堿中進行反應。

需要說明的是，現(xiàn)有的活性炭的制備方法，很難達到對孔徑進行精確控制，也不能引入介孔；而采用本申請的制備方法在不采用模板的前提下，能夠制備出平均孔徑3納米，孔體積2.4cm³/g，介孔/微孔的體積比為3.6:1，BET比表面積3200m²/g的介孔微孔碳材料。

本申請的另一方面公開了本申請的介孔微孔碳材料在吸附材料、催化材料或者超級電容器中的應用。

可以理解，本申請的介孔微孔碳材料，既具有較高的比表面積，又具有較大比例的介孔，因此，完全可以應用于吸附材料、催化材料或者超級電容器中，其高比表面積能保持良好的吸液和保液能力，而其高介孔比例能夠具有更好的通過率。

本申請的另一方面公開了一種采用本申請的介孔微孔碳材料的超級電容器，介孔微孔碳材料在超級電容器中的水系比電容高于300F/g，有機系比電容高于150F/g，功率密度在30kW/kg時能量密度達到20Wh/kg，功率密度在372W/kg時能量密度達到40Wh/kg。

需要說明的是，由于本申請的介孔微孔碳材料具有超高比表面積，而電容與材料的比表面積正相關(guān)，從而實現(xiàn)了高的比電容。由于本申請的介孔微孔碳材料又具有大的孔體積和介孔比例，離子在材料中擴散很快，加快了電容的充放電速率?？偠灾旧暾埖慕榭孜⒖滋疾牧霞丛黾恿顺夒娙萜鞯哪芰棵芏?，又增加了超級電容器的功率密度。

本申請的有益效果在于：

本申請的介孔微孔碳材料，同時具有超高比表面積和高的介孔比例，這是一種之前沒有出現(xiàn)的新型碳材料。本申請介孔微孔碳材料的制備方法，通過碳氧化硅材料制備分級介孔-微孔碳材料，創(chuàng)造性的采用熔融的強堿對碳氧化硅材料中的氧化硅進行溶解和對碳進行活化，避免了氯氣或氫氟酸的使用；由于不需要防止有毒氣體或液體的泄露，生產(chǎn)設(shè)備更為簡單，使得整個方法過程更經(jīng)濟、更安全、更環(huán)保；另外，該方法不需要采用模板形成介孔，為通過碳氧化硅材料制備介孔微孔碳材料提供了一種新的環(huán)保、安全、經(jīng)濟的制備途徑。并且，采用本申請的介孔微孔碳材料的超級電容器，具有更高的能量密度和功率密度。

附圖說明

圖1是本申請實施例一中雙組份硅膠1200攝氏度熱解碳氧化硅在800攝氏度用氫氧化鈉腐蝕制備的介孔微孔碳材料的氮氣物理吸附等溫線；

圖2是本申請實施例一中雙組份硅膠1200攝氏度熱解碳氧化硅在800攝氏度用氫氧化鈉腐蝕制備的介孔微孔碳材料的孔徑分布圖；

圖3是本申請實施例二中單組份硅膠1200攝氏度熱解碳氧化硅在800攝氏度用氫氧化鈉腐蝕制備的介孔微孔碳材料的氮氣物理吸附等溫線；

圖4是本申請實施例二中單組份硅膠1200攝氏度熱解碳氧化硅在800攝氏度用氫氧化鈉腐蝕制備的介孔微孔碳材料的孔徑分布圖；

圖5是本申請實施例三中介孔微孔碳材料炭的水系電容倍率性能圖；

圖6是本申請實施例四中介孔微孔碳材料和日本進口YP50活性炭的有機系電容對比圖；

圖7是本申請實施例四中介孔微孔碳材料和日本進口YP50活性炭的能量密度和功率密度對比圖。

具體實施方式

現(xiàn)有的比較先進的可控孔徑的多孔碳材料的制備方法就是通過碳氧化硅材料，溶解其中的氧化硅，形成多孔碳材料；但是，現(xiàn)有的方法都是采用高溫下通氯氣進行腐蝕氧化硅，或者在室溫下利用氫氟酸腐蝕氧化硅。這些方法的共同點就是，第一，存在安全隱患；第二，腐蝕的副產(chǎn)物對環(huán)境有污染。對此，本申請的發(fā)明人經(jīng)過大量的實踐研究，創(chuàng)造性的提出，將強堿熔融，利用熔融的強堿對氧化硅進行溶解，同時對碳進行活化，然后采用酸洗，去除強堿和強堿與氧化硅的反應產(chǎn)物；無需采用氫氟酸或氯氣，安全環(huán)保；且無需使用模板。由本申請的制備方法獲得的介孔微孔碳材料，與現(xiàn)有方法制備的介孔微孔材料相比，本申請能夠可控的制備比表面積1500-3200m²/g的介孔微孔碳材料，也就是說，本申請的介孔微孔碳材料，其比表面積可以達到3000m²/g以上，具有超高比表面積，與此同時，本申請的介孔微孔碳材料還具有很高的介孔比例，介孔與微孔的體積比為2:1以上，本申請的一種實現(xiàn)方式中，介孔與微孔的體積比可以達到4.4:1。

需要說明的是，材料的比表面積(縮寫S)與孔徑(縮寫d)成反比，因此，現(xiàn)有的碳材料在引入介孔的時候比表面積會明顯降低；而經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，比表面積與孔體積(縮寫V)成正比，即S＝4V/d，本申請的介孔微孔碳材料，在引入介孔的同時，提高了孔體積，因此本申請可以獲得高介孔比例且高比表面積的介孔微孔碳材料。

下面通過具體實施例對本申請作進一步詳細說明。以下實施例僅對本申請進行進一步說明，不應理解為對本申請的限制。

實施例一

本例采用雙組分硅膠在1200度熱解形成碳氧化硅，然后再利用熔融的強堿溶解碳氧化硅中的氧化硅，形成本例的介孔微孔碳材料。本例的強堿采用氫氧化鈉，酸洗處理的酸采用鹽酸。具體制備方法如下：

將15微升的鉑催化劑溶解于20克的聚乙烯基苯基硅氧烷，然后添加1克聚甲基氫硅氧烷，攪拌5分鐘，混合反應制得固體硅膠，即聚苯基甲基硅氧烷，將固體硅膠切碎，在管式爐氮氣氛圍中以5℃/min的升溫速率煅燒至1200℃制得碳氧化硅粉末。

將制備的碳氧化硅和氫氧化鈉按質(zhì)量比1:4進行研磨，需要說明的是，氫氧化鈉的目的是溶解氧化硅和對碳進行活化。本例具體按質(zhì)量比1:4添加，即加入四倍于碳氧化硅的氫氧化鈉；混合均勻后在管式爐氮氣氛圍中煅燒至800℃進行反應，保溫3小時，反應結(jié)束后將反應物轉(zhuǎn)移到2mol/L的鹽酸中充分攪拌洗滌，然后過濾，反復洗滌過濾3遍，將產(chǎn)物放置于真空烘箱中，在100℃下干燥4小時，得到本例的介孔微孔碳材料。

采用氮氣物理吸附方法對本例制備的介孔微孔碳材料的比表面積、孔隙率和孔徑進行測試。

測試結(jié)果如圖1所示，結(jié)果顯示，本例制備的介孔微孔碳材料，其BET比表面積為3120m²/g，孔體積為2.4cm³/g，介孔和微孔體積比例為3.6：1，平均孔徑為3納米。本例制備的介孔微孔碳材料的孔徑分布如圖2所示，可見本例的介孔微孔碳材料，其孔徑主要分布在2-10納米區(qū)間的小介孔范圍，分布區(qū)間比較窄，孔徑較為均勻。

實施例二

本例采用單組分硅膠在1200度熱解形成碳氧化硅，然后再利用熔融的強堿溶解碳氧化硅中的氧化硅，形成介孔微孔碳材料。本例的強堿采用氫氧化鈉，酸洗處理的酸采用鹽酸。具體制備方法如下：

將20克含苯基羥基的硅膠樹脂粉末，在管式爐氬氣氛圍中以5℃/min的升溫速率煅燒至1200℃制得碳氧化硅粉末。

將本例制備的碳氧化硅和過量的氫氧化鈉按質(zhì)量比1：4進行研磨，混合均勻后在管式爐氬氣氛圍中煅燒至800℃進行反應，保溫3小時，反應結(jié)束后將反應物轉(zhuǎn)移到2mol/L的鹽酸中充分攪拌洗滌，過濾，反復洗滌過濾3遍，將產(chǎn)物放置于真空烘箱中在100℃下干燥4小時，得到本例的介孔微孔碳材料。

采用氮氣物理吸附方法對本例制備的介孔微孔碳材料的比表面積、孔隙率和孔徑進行測試。

測試結(jié)果如圖3所示，結(jié)果顯示，本例制備的分級介孔-微孔碳材料，其BET比表面積為1549m²/g，孔體積為1.8cm³/g，介孔和微孔比例為4.4：1，平均孔徑為4.5納米。本例制備的介孔微孔碳材料的孔徑分布如圖4所示，可見本例的介孔微孔碳材料，其孔徑主要分布在2-50納米區(qū)間的介孔范圍，分布區(qū)間比較寬，孔徑分布較分散。雖然本例制備的介孔微孔碳材料，其比表面積較低，但是仍然保持了很高的介孔和微孔比例，同時本例的制備方法中，所使用的單組份硅膠，成本更低，制備方法更簡單。

實施例三

將實施例一中制備的介孔微孔碳材料，導電劑Super P炭黑，質(zhì)量分數(shù)為60％的粘結(jié)劑聚四氟乙烯(縮寫PTFE)按質(zhì)量比為80：10：10的比例稱取，轉(zhuǎn)移至研缽中，加入適量的乙醇進行充分研磨混合，隨著乙醇的揮發(fā)，漿料逐漸變稠，再反復翻動壓實，使?jié){料最終成半固體狀態(tài)的漿泥。調(diào)整好輥壓機合適距離，輥壓漿泥使其變?yōu)?00-150微米厚、表面壓實平整的電極膜，最后用沖片機將電極膜沖壓成直徑為10mm的圓形極片，放置于真空干燥箱中80℃干燥24h。裁取長度約50mm，寬度約15mm，厚度為1mm的泡沫鎳作為工作電極的集流體。將圓形極片放置于泡沫鎳集流體上，并用輥壓機將其與集流體輥壓成一體，制成工作電極。將工作電極、氧化汞參比電極、鉑對電極置于三口燒瓶中，添加6M KOH溶液作為電解液，在0–1V電壓區(qū)間進行電容測試，測試結(jié)果如圖5所示。

結(jié)果顯示，在電流密度為0.5A/g時，比電容達到了320F/g；即使電流密度達到了50A/g時，比電容仍有170F/g?？梢?，采用實施例一的介孔微孔碳材料制備電容器，能夠得到很高的比電容，即使在大電流下也能保持高比電容，說明了電容的倍率性能優(yōu)越。電容是由陰陽離子由于靜電作用吸附在導體材料表面形成雙電層而產(chǎn)生的。通常的，導體材料表面積越大，能產(chǎn)生的雙電層電容越高。實施例一所制備的介孔微孔碳材料具有很高的比表面積，因此能夠產(chǎn)生很高的比電容。另外，與傳統(tǒng)的微孔碳材料不同，實施例一所制備的介孔微孔碳材料具有高比例的介孔。陰陽離子的尺寸均小于介孔尺寸，不會出現(xiàn)由于離子尺寸太大無法進入微孔的現(xiàn)象，而且離子在介孔中的遷移阻力小，在大電流下可以快速達到材料表面形成雙電層，表現(xiàn)為優(yōu)越的倍率性能?？梢姡瑢嵤├凰苽涞慕榭孜⒖滋疾牧细弑缺砻娣e和高介孔比例的特點，是實現(xiàn)優(yōu)越的電容性能的關(guān)鍵。

實施例四

超級電容器的能量密度與比電容成正比，與電壓區(qū)間的平方成正比。要提高能量密度，應盡可能地增大電壓區(qū)間。因此，實用的超級電容器通常使用電壓區(qū)間更寬的有機溶液作為電解液。本例演示了介孔微孔碳材料在以有機溶液為電解液的超級電容器中的應用。

將實施例一中制備的介孔微孔碳材料，導電劑Super P炭黑，質(zhì)量分數(shù)為60％的粘結(jié)劑聚四氟乙烯(縮寫PTFE)按質(zhì)量比為80：10：10的比例稱取，轉(zhuǎn)移至研缽中，加入適量的乙醇進行充分研磨混合，隨著乙醇的揮發(fā)，漿料逐漸變稠，再反復翻動壓實，使?jié){料最終成半固體狀態(tài)的漿泥。調(diào)整好輥壓機合適距離，輥壓漿泥使其變?yōu)?00-150微米厚、表面壓實平整的電極膜，最后用沖片機將電極膜沖壓成直徑為10mm的圓形極片，放置于真空干燥箱中80℃干燥24h。利用CR2032紐扣電池組件組裝超級電容器，兩片極片分別作為正負極，中間由聚乙烯電池隔膜隔開，電解液為1M濃度的四氟硼酸四乙胺/乙腈溶液。具體步驟是：將平整的極片置于負極殼的中央，滴加40μL電解液，放入聚乙烯電池隔膜，再滴加40μL電解液，使隔膜完全潤濕，再將另一極片放置于隔膜上，調(diào)整好位置使其位于中央，再將墊片和彈片依次放在極片上方，以增強電池內(nèi)部接觸緊密型和電流的順利導出，最后蓋上正極殼，用封裝機封口，完成超級電容器的組裝。將附著電極材料的泡沫鎳作為電極組裝成紐扣電池。在0–2.5V電壓區(qū)間進行電容測試。

測試結(jié)果如圖6中A曲線所示。結(jié)果顯示，在電流密度為0.5A/g時，比電容達到了162F/g。即使電流密度達到了50A/g時，比電容仍有100F/g?？梢?，采用實施例一的介孔微孔碳材料制備電容器，能夠得到很高的比電容，即使在大電流下也能保持高比電容，說明了電容的倍率性能優(yōu)越。四氟硼酸四乙胺的陰陽離子均比KOH的陰陽離子尺寸大，所以在單位面積上能夠吸附的離子數(shù)減小，表現(xiàn)為比電容要小于上例在以KOH水溶液為電解液的比電容。即使如此，由于四氟硼酸四乙胺/乙腈中的電壓區(qū)間是0-2.5V，遠高于KOH水溶液的0-1V，所以能量密度更高。由于四氟硼酸四乙胺陰陽離子的尺寸較大，更有可能無法進入孔徑過小的微孔，或者在孔中的遷移速度很慢。與傳統(tǒng)的微孔碳材料不同，實施例一所制備的介孔微孔碳材料具有高比例的介孔。四氟硼酸四乙胺陰陽離子的尺寸小于介孔尺寸，不會出現(xiàn)由于離子尺寸太大無法進入微孔的現(xiàn)象，而且離子在介孔中的遷移阻力小，在大電流下可以快速達到材料表面形成雙電層，表現(xiàn)為優(yōu)越的倍率性能?？梢姡瑢嵤├凰苽涞慕榭孜⒖滋疾牧细弑缺砻娣e和高介孔比例的特點，是實現(xiàn)優(yōu)越的電容性能的關(guān)鍵。

與此同時，本例采用日本進口的YP50替換實施例一的介孔微孔碳材料作為對比進行試驗。其中，日本進口的YP50是工業(yè)界中廣泛應用于超級電容器的一種優(yōu)質(zhì)活性炭，YP50的比表面積為1750m²/g，孔體積為1.3cm³/g，介孔和微孔比例為0.8：1?？梢奩P50仍以微孔為主，介孔是次要的。

將日本進口YP50活性炭用同樣方法利用CR2032紐扣電池組件組裝超級電容器，用同樣方法測試電容。測試結(jié)果如圖6中B曲線所示。結(jié)果顯示，在電流密度為0.5A/g時，比電容只有97F/g。更明顯的是，當電流密度達到了50A/g時，比電容降到只有10F/g。性能遠遠低于曲線A的實施例一制備的介孔微孔碳材料。由于YP50的比表面積比實施例一制備的介孔微孔碳材料比表面積小，所以比電容也相應降低。另外，由于四氟硼酸四乙胺陰陽離子的尺寸較大，而YP50以2納米以下的微孔為主，造成離子無法進入過小的微孔，或者在孔中遷移很慢，體現(xiàn)為大電流下電容下降非常明顯，倍率性能較差。從這個對比看，實施例一所制備的介孔微孔碳材料具有高比表面積和高介孔比例體現(xiàn)了遠優(yōu)于以微孔為主的碳材料的電容性能。

根據(jù)圖6的測試結(jié)果，畫出兩個材料相應的功率密度-能量密度圖(Ragone Plot)，如圖7所示?？梢姡瑢嵤├恢苽涞慕榭孜⒖滋疾牧线_到30Wh/kg的最大能量密度，或者40kW/kg的最大功率密度。而日本進口YP50活性炭只達到20Wh/kg的最大能量密度，或者8kW/kg的最大功率密度。實施例一制備的介孔微孔碳材料的最大能量密度比YP50高50％，最大功率密度是YP50的5倍。并且，實施例一制備的介孔微孔碳材料在30kW/kg的功率密度下，仍然能夠達到20Wh/kg的能量密度；在372W/kg的功率密度下，可以能夠達到40Wh/kg的能量密度；這是YP50活性炭無法企及的。

在以上實施例的基礎(chǔ)上，本申請進一步對強堿和酸洗處理的酸進行了試驗。結(jié)果顯示，除了氫氧化鈉以外，氫氧化鉀也可以達到相同的溶解氧化硅的效果；并且，氫氧化鈉和氫氧化鉀都是比較常見的，價格低廉的強堿；對于高溫的溫度，主要是為了使強堿熔融或保持熔融，因此，溫度在700-900℃都可。酸洗方面，除了鹽酸以外，硫酸和硝酸也都可以用于本申請，也能夠有效的去除殘留的強堿以及強堿與氧化硅的反應產(chǎn)物。至于酸洗后烘干的溫度和烘干時間，根據(jù)最終制成的介孔微孔碳材料的不同，溫度80-120℃，時間3-5小時基本都能將介孔微孔碳材料有效烘干。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細說明，不能認定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本申請的保護范圍。