一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及电化学储能
技术领域：
，更具体的涉及一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：为解决日趋短缺的能源问题和日益严重的环境污染问题，新能源的开发和利用已成为当下研究的热点。在新能源技术的研究领域中，电化学储能装置由于具有使用方便，性能可靠，便于携带，容量、电流和电压可在相当大的范围内任意组合和对环境无污染等许多优点，受到广大科研人员的青睐。然而，要促进电化学储能装置的广泛应用，必须开发出更加优良的储能材料，才能满足使用中的各项需求。在所有的储能材料中，多孔碳材料由于具有大的比表面积，均匀的孔径分布，孔结构可调等优点，是迄今为止最理想的储能材料。近年来，多孔碳材料由于具有较大比表面积、丰富孔结构、良好的热稳定性和优异的化学惰性等特点引起了科学家的关注，并已广泛应用于催化、吸附，储氢和色谱分离等领域。但随着研究的深入，科学家发现微孔在提供吸附位的同时，也增加了分子的扩散阻力，从而阻碍分子的扩散；介孔减少了扩散阻力，但不能提供更多的吸附位。因此，具有单一孔道结构的多孔碳材料已不能满足更多领域上的一些应用，迫切需要研究多级微介孔碳材料的制备与应用以满足电化学储能器件电极材料的各方面需求。目前，具有多尺度孔结构的三维碳材料的制备方法主要有活化法、模板法和自组装法这三类。其中，模板法由于其可通过调节不同模板的结构，得到具有不同孔隙结构的产物而被广泛使用。但对于现有的模板法制备多尺度孔结构的碳材料的技术，由于以下缺点严重阻碍了碳材料的大规模产业化：(1)模板材料的制备方法繁琐；(2)原材料成本高；(3)反应条件苛刻，甚至在有毒环境下进行；(4)碳材料孔径分布不均匀，比表面积不高；(5)多孔材料空隙利用率过低；(5)去除模板材料的方法过于复杂，耗费成本；(6)不利于大规模生产。因此，开发出更简易、可规模化的多尺度孔结构碳材料制备方法对于促进多尺度孔结构碳材料的商业化以及电化学储能技术的稳步发展具有重大意义。技术实现要素：本发明的目的是提供一种具有多尺度孔结构的碳电极材料及其制备方法和应用，以解决现有传统方法制备多尺度孔结构碳电极材料时合成步骤繁琐、耗时长、原料毒性大、比表面积和孔容较小及孔径分布不均等问题，很大程度上降低多尺度孔结构碳材料制备的成本，同时本方法制备的具有不同尺度孔结构的多孔碳材料能够明显地提高多孔碳材料的电化学性能，促进多尺度孔结构碳材料的大规模应用及其商业化。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一)配制反应剂，所述反应剂包括氧化剂和燃料，将氧化剂和燃料按照1:1～1:2的摩尔比混合，并加入去离子水，充分搅拌，使反应剂完全溶解，得到反应溶液；步骤二)将反应溶液加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物；步骤三)将黄色粘性胶状产物置于马弗炉中，以400～600℃进行退火处理，经过2～4h到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物；步骤四)将灰白色固态产物置于管式炉中，以保护气体为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在400～700℃进行乙醇催化分解反应，经过2～4h后完成以灰白色固态产物为模板的碳均匀包覆过程；步骤五)向管式炉中通入氢气，炉温升至600～800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温至模板材料被完全去除即得到目标产物：多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。优选的，步骤一)中，所述氧化剂为硝酸盐，所述燃料为含碳有机物。优选的，所述含碳有机物包括柠檬酸、尿素、蔗糖、氨基酸中的至少一种。优选的，步骤一)中，所述氧化剂与燃料的摩尔比为1:1～1:1.5。优选的，步骤四)中，所述保护气体为氮气或惰性气体。优选的，在步骤四)中，氮气和乙醇环境下以500℃进行碳包覆过程，保温时间为3h。优选的，在步骤五)中，所述氢气混合有保护气体，保护气体为氮气或惰性气体；氢气体积占总气体体积的5％～30％；炉温升至800℃进行模板材料的去除过程，保温至模板材料被完全去除。炉温为600-900℃均可。优选的，加热的过程中，升温速率均为为3～5℃/min。一种由上述具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法制得的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。一种由上述方法制备的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫在超级电容器电极材料中的应用。相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明采用了将燃烧法与模板法相结合的方法提供了一种廉价、方便、安全、可大规模商业化的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法及其应用。本发明采用简单、高效且反应条件要求低的燃烧合成法制备多孔模板材料，能够很大程度地节约成本，并且所制得的模板材料结构可控性好，利于大规模生产。本发明能够精确具有多尺度孔结构的三维中空泡沫碳材料的壁厚，控制精度在纳米级，还能够控制所得多尺度孔结构的三维中空碳泡沫材料的孔径。本发明在去除模板材料的过程中，利用了氢气还原、高温蒸发的方法，相比现有技术，步骤更简单且耗时更短，且能在去除模板材料的同时产生大量孔隙结构。本发明制备的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料具有微孔、介孔和大孔等多级孔隙结构，比表面积高，有利于提高碳材料作为电极材料时的电化学性能。本发明制备的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫材料能作为超级电容器以及电池的电极材料，测试结果表明，该多尺度孔结构碳电极材料具有优良的冲放电倍率特性和循环稳定性。综上所述，相比于现有制备多尺度孔结构碳电极材料的制备方法，本发明具有多方面的优势。从方法上，步骤简单、原料丰富、反应条件温和、制作成本低廉，且易于大规模生产；从材料结构上，本发明所制得的多尺度孔结构三维中空碳泡沫材料具有微孔、介孔和大孔等多级空隙，其中主要的介孔利于增大比表面积从而提高材料性能，且能精确控制所制得三维中空碳泡沫材料的壁厚，同时能控制其孔径大小；从材料应用性能上，本发明所制得的多尺度孔结构三维中空碳泡沫材料具有优良的充放电倍率性能和循环稳定性能，能够满足目前电化学储能器件的要求。从商业化角度而言，本发明所提供的多尺度孔结构三维中空碳泡沫电极材料制备方法及应用，能够大规模的生产和应用，极大地促进了碳基电极材料的商业化。附图说明图1为本发明实施例提供的一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法流程图；图2中的a和b图分别为具体实施例1得到的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫材料200nm和100nm的sem图，可以看出该材料的多孔特性。图3中的a、b和c图为具体实施例1得到的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫材料的100nm、50nm和10nm的tem图，该材料具有明显的微孔和介孔。图4中的a和b图为具体实施例1得到的比表面积测试图和孔径分布图，孔隙主要为介孔，比表面积高达1543m2/g。图5中的a和b图分别为具体实施例1得到的具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫材料作为超级电容器电极材料时的放电容量-容量保持率和容量保持率-循环次数的电化学性能表征图，利用该材料制成的超级电容器电极具有优良的充放电倍率特性和循环稳定性。图6中的a和b分别是硝酸锌和柠檬酸摩尔比为1:1.5和1:2时的sem图，通过对比，比例为1:1.5时孔隙结构更明显。图7中的a和b分别是马弗炉中退火温度为400℃和500℃时所得氧化锌产物sem图，经过对比，400℃时的产物颗粒更小且具有更丰富的孔隙结构。图8中的a和b分别是马弗炉中退火持续时间为2h和4h时所得氧化锌产物光学照片，经过对比，持续时间为2h时产物的立体结构保持更好且孔隙更丰富。图9中的a和b分别是以柠檬酸和蔗糖作为燃料(氧化剂均为硝酸锌)所制得的氧化锌产物光学照片，可见不同的燃料产生的产物结构有明显的区别。图10中的a和b分别是以硝酸锌和硝酸镍作为氧化剂(燃料均为柠檬酸)所制得的不同产物的光学照片，两种产物均具有多孔结构，但不同氧化剂产物结构及性能完全不同。图11是利用本专利中的方法在不同温度下所制得的三维中空泡沫碳材料的tem图，从左至右反应温度逐渐升高或相同温度下反应时间的逐渐延长，图中可以看出所得材料的壁厚增加，以证明本专利所提供的方法可以精确控制所得三维中空泡沫碳材料的壁厚。具体实施方式为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。实施例1如图1所示，一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将11.8996g硝酸锌和12.6084g柠檬酸(摩尔比为1:1.5)混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫，如图2和图3所示。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能，如图4和图5所示。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。实施例2一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将硝酸锌和柠檬酸按照1:2的摩尔比混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例在实施例1的基础上改变了氧化剂与燃料的摩尔比，附图6中为两组模板材料的sem对比图，本发明还改变了氧化剂和燃料的比例范围从1:1～1:2，对比后发现，摩尔比为1:1.5时，效果最佳。实施例3一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将硝酸锌和蔗糖按照1:1.5的摩尔比混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了反应剂中的燃料，附图9说明了不同的燃料也可以制得多孔氧化锌，且产物的结构因为燃料的不同而变化，本发明对比了柠檬酸、蔗糖、尿素、氨基酸等含碳有机物作为反应剂中燃料时所制得的不同结构的氧化锌模板材料，但经过对比，实施例1中以柠檬酸为燃料所制得的产物结构较好，且成本低。实施例4一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将硝酸镍和柠檬酸按照1:1.5的摩尔比混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了反应剂中的氧化剂，附图10中说明了不同的氧化剂也可以制得多孔模板材料，本发明对比了不同硝酸盐作为氧化剂时所制得的不同结构的模板材料，随着燃料的不同，所得出的产物结构也不同，但经过对比，实施例1中以硝酸锌作为氧化剂所制得的产物结构较好，且成本低。实施例5一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将硝酸锌和柠檬酸按照1:1.5的摩尔比混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以500℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了步骤3)中的退火温度，附图7为两种实施例下的对比图，以说明不同的退火也可以制得多孔氧化锌，且产物的结构受退火温度和保温时间影响而变化，本发明对比了400～600℃的退火温度，但经过对比，实施例1中以400℃为退火温度的产物结构较好。实施例6一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将硝酸锌和柠檬酸按照1:1.5的摩尔比混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续4h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了步骤3)中的退火时间，附图8为不同退火时间所得氧化锌模板材料的光学照片对比图，用以说明本发明中不同的退火时间可以制得不同结构的模板材料，但经过对比，实施例1中以2h为退火持续时间所制得的模板材料的结构最佳。实施例7一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将11.8996g硝酸锌和12.6084g柠檬酸(摩尔比为1:1.5)混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在600℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了步骤4)中碳包覆时的温度，用以说明不同的碳包覆温度下所得到的最终产物厚度和石墨化程度不一样，本发明中还对比了400～700℃时不同产物的结构特点，经过对比，以实施例1中500℃为碳包覆温度所制得的多孔碳材料最佳。实施例8一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将11.8996g硝酸锌和12.6084g柠檬酸(摩尔比为1:1.5)混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过4h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了步骤4)中碳包覆时的持续时间，用以说明不同的碳包覆持续时间下所得到的不同结构的多尺度孔结构碳材料，随着时间的增加，碳包覆的厚度明显增加，碳材料的产量增加，本发明中还对比了碳包覆时间为2～4h时不同产物的结构特点，经过对比，以实施例1中碳包覆时间为3h所制得的多孔碳材料最佳。实施例9一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将11.8996g硝酸锌和12.6084g柠檬酸(摩尔比为1:1.5)混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至600℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温8h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了步骤5)中去除模板的反应温度，用以说明不同的反应温度对所制得碳材料结构的影响，为使得模板材料被完全去除，反应温度要选取适当。本发明中还对比了600～900℃所制得产物的结构，经过对比，相同质量的反应物情况下实施例1中以800℃为反应温度所制得的多尺度孔结构三维中空碳泡沫材料性能最佳。实施例10一种具有多尺度孔结构的三维中空碳泡沫电极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：1)配制反应剂：将11.8996g硝酸锌和12.6084g柠檬酸(摩尔比为1:1.5)混合，并加入去离子水，充分搅拌，使其完全溶解。2)将步骤1)中所得溶液置于电炉上，加热至溶液沸腾，直至得到黄色粘性胶状产物。3)将步骤2)中所得粘性凝胶状产物置于马弗炉中，以400℃进行退火处理，退火时间持续2h后到具有多尺度孔结构的灰白色固态产物。4)将步骤3)中所得产物置于管式炉中，以氮气为载气将乙醇匀速载入管式炉，炉温保持在500℃进行乙醇催化分解反应，经过3h后完成以步骤3)中所得产物为模板的碳均匀包覆过程。5)向管式炉中通入氢气，氢气中可混有氮气或惰性气体，炉温升至800℃通过氢气还原和蒸发的过程将所使用的模板去除，保温6h后，模板材料被完全去除，得到目标产物多尺度孔结构的三维中空碳泡沫。6)将步骤5)中所得多级孔结构的碳泡沫材料直接用作超级电容器的电极材料，利用电化学工作站测试该电极的电化学性能。上述过程中，马弗炉和管式炉加热过程中，温度上升率均为3～5℃/min。本实施例中，基于实施例1改变了步骤5)中去除模板的反应时间，用以说明不同的反应时间对所制得碳材料结构的影响，反应时间越久，模板材料去除得越完全，反应时间也根据模板材料的质量而定。本发明中还对比了反应时间为6～9h所制得产物的前后质量比，经过对比，实施例1中以8h为反应温度所制得的多级孔碳材料性能最佳。反应条件氧化锌质量m1和多孔碳质量m2转碳率：m1/m2温度：800℃时间：6hm1：2.20891gm2：0.26922g12.18％温度：800℃时间：8hm1：2.73328gm2：0.22594g8.27％当前第1页12