[发明专利]一种多孔石墨材料及制备方法和在超级电容器应用

权利要求书

1.一种多孔石墨材料，其特征在于，所述材料的孔隙率大于2cm³/g，孔径小于2nm的微孔占比超过80％；所述材料的微观结构为三维分叉结构；优选的，所述材料的比表面积为3500-4000m²/g，比电容大于200F/g。

2.一种多孔石墨材料的制备方法，其特征在于，以聚丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺为主原料制备多孔石墨烯的过程中，制备得到水凝胶后对所述水凝胶进行溶胀和改性处理。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将所述水凝胶置于苯胺与环己醇六磷酸酯混合溶液中充分溶胀；优选的，苯胺与环己醇六磷酸酯的质量比为4:1-2；所述水凝胶按照苯胺与N,N-二甲基丙烯酰胺的摩尔比为1:1-4的量进行添加；

和/或，将溶胀后的材料转移到过硫酸铵的溶液中反应，得改性后的水凝胶；优选的，所述过硫酸铵溶液的浓度为1-2mol/L。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺的摩尔比为0.25-4:1，优选1-1.5:1。

5.根据权利要求2～4任一项所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以聚丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺为主原料制备水凝胶，对所述水凝胶依次进行溶胀、改性、冷冻干燥、碳化和活化，即得。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述水凝胶的制备具体为：将聚丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺以及光引发剂偶氮二异丁腈溶解于乙醇和水的混合溶剂中，搅拌30-60min；将溶液转移至模具中，在254-268nm波长紫外光照下聚合90-240min，得凝胶；

和/或，所述交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为N,N-二甲基丙烯酰胺的0.5-2％，所述光引发剂偶氮二异丁腈为N,N-二甲基丙烯酰胺质量的1-3％。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述碳化的具体操作为，在氩气或者氮气氛围下升温至400-800℃煅烧20-40min；优选的，升温的具体操作为当温度低于500℃时升温速率2℃/min，当温度高于500℃时升温速率5℃/min。

8.权利要求要求5～7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述活化具体为，将碳化后的凝胶粉与6.5-7.5mol/L的KOH溶液充分混合，再以5℃/min的升温速率在氩气或者氮气氛围下升温至750-850℃，加热活化1h，制得多孔石墨碳材料；优选的，所述KOH溶液的用量是碳化后凝胶粉重量的2-3倍。

9.权利要求2～8任一项方法制备得到的多孔石墨材料；优选的，所述材料的孔隙率大于2cm³/g，孔径小于2nm的微孔占比超过80％，所述材料的微观结构为三维分叉结构；更进一步优选的，所述材料的比表面积为3500-4000m²/g，比电容大于200F/g。

10.权利要求1或9所述的多孔石墨材料在制备超级电容器电极和制备超级电容器中的应用。