CN105523538A - 一种二维有序介孔碳片及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二维有序介孔碳片的制备方法，该制备方法以层状双金属氢氧化物为基底，以非离子表面活性剂为结构导向剂，以高分子预聚体为碳前驱体，通过水热法在层状双金属氢氧化物表面诱导自组装，然后将自组装得到的产物依次通过冷冻干燥、惰性气体下高温碳化、去除非离子表面活性剂，从而形成有序介孔结构，最后通过对有序介孔结构进行刻蚀，并去除层状双金属氧化物，从而形成二维有序介孔碳片。本发明的二维有序介孔碳片的制备方法成功地将现有技术中的三维有序介孔材料低维化，同时通过调节投料比，可以获得孔道取向可控的二维有序介孔碳片，能够满足其在能量存储和转化等领域的应用，该方法工艺简单、可重复性高、反应条件温和。

Description

一种二维有序介孔碳片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及介孔碳基纳米功能材料及其制备工艺技术领域，尤其涉及一种二维有序介孔碳片及其制备方法和应用。
背景技术
二维介孔碳材料，具有高的比表面积、大的有序介孔、高的导电性和优异的化学稳定性等等，在光学、电学、电化学、传感器、膜分离等很多领域都具有应用价值。然而，将三维介孔材料低维化，产生类似石墨烯的二维介孔超薄膜结构，是目前研究的难点。界面自组装方法具有普适性，可在各种基底包括金属、氧化物、硅片、玻璃、碳等上进行二维有序介孔高分子/碳材料的自组装。依据基底的不同，可以生长成不同的形貌的介孔碳材料，如纳米片、纳米方块、纳米盘等。并且可从基底剥离出来，得到二维片层材料。此外，将纳米材料低维化，并与其它纳米材料复合，赋予其新特性，已成为研究热点之一。
例如，清华大学石高全教授课题组以石墨烯气凝胶为基底，合成三明治状的材料，研究人员成功在石墨烯片的上下制备了孔道取向的氮掺杂介孔碳。这种氮掺杂的介孔碳材料在氧还原的应用上表现出优异的电催化活性、良好的电化学稳定性和高选择性的氧还原。然而，在石墨烯气凝胶上生长的介孔并没有表现出较好的有序性。本课题组前期工作以石墨烯气凝胶为基底，在中国专利申请号201310480044.4专利文件中公开了一种多级孔道石墨烯/碳复合材料的制备方法，获得的材料具有孔道取向可控的有序介孔材料，同时这种材料在超级电容器的应用上表现出较高的电容量和优异的倍率性能。然而，虽然在石墨烯气凝胶上包覆了二维有序可控的介孔碳层，但由于石墨烯气凝胶本身是三维结构，所以，最终获得有序介孔碳石墨烯复合材料是块体材料，而不是具有二维有序介孔碳材料。复旦大学赵东元教授课题组以阳极氧化铝(AAO)为基底，研究人员在AAO上成功制备了具有垂直孔道的二维有序介孔碳材料，这种二维碳材料在锂离子电池的应用上表现出较出众的纯粹容量同时在较高电流密度下具有较好的循环稳定性。然后，研究人员只获得了具有垂直孔道的有序介孔碳，并未能可控生长孔道取向可控的二维有序介孔碳片层材料。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高比表面积、高孔容、宽孔径、可直接用作电极材料的生长孔道取向可控的介孔碳基纳米功能材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种二维有序介孔碳片的制备方法，以层状双金属氢氧化物(LayeredDoubleHydroxide，LDH)为基底，以非离子表面活性剂为结构导向剂，以高分子预聚体为碳前驱体，通过水热法在层状双金属氢氧化物表面诱导自组装，然后将自组装得到的产物依次通过冷冻干燥、惰性气体下高温碳化、去除非离子表面活性剂，从而形成有序介孔结构(OrderedMesoporousCarbonSheet，OMCS)，最后通过对有序介孔结构进行刻蚀，并去除层状双金属氧化物，从而形成二维有序介孔碳片。
具体地，本发明的二维有序介孔碳片的制备方法包括以下步骤：
步骤一，准备高分子前驱体或高分子预聚体；
步骤二，将0.8-1.5g非离子表面活性剂溶于15mL水中并搅拌，直至得到澄清溶液；
步骤三，将步骤一的高分子前驱体或高分子预聚体15-20g与步骤二得到的澄清溶液混合，并用50mL水稀释，然后在67-70℃温度下以340转每分钟的搅拌速率搅拌10～14小时，得到球型单胶束亚单元；
步骤四，层状双金属氢氧化物的制备：将不同质量的含第一金属离子的硝酸盐、含第二金属离子的硝酸盐和尿素溶解在去离子水中，然后将得到的溶液依次经过搅拌、冷凝回流和静置得到白色乳浊液，将得到的白色乳浊液稀释洗涤并调节pH接近中性，离心或静置沉淀获得较高浓度(大于10mg/ml)的乳浊液层状双金属氢氧化物，并标定其浓度；
步骤五，将步骤三得到球型单胶束亚单元与步骤四得到的层状双金属氢氧化物混合于水热釜中，并将混合液稀释，稀释后的混合液静置3-5小时后，在130℃下水热20小时，冷却后，将产物离心除去溶液，最后冷冻干燥获得淡黄色产物；
步骤六，将步骤五得到的淡黄色产物经过碳化并去除非离子表面活性剂，得到粉末物质，将该粉末物质分别经过酸刻蚀和碱刻蚀，然后去除基底层状双金属氧化物，再依次经过洗涤、过滤、烘干后得到二维有序介孔形碳片。
优选地，步骤一中，高分子前驱体为商业化的高分子前驱体或自制的高分子低聚物前驱体，自制的高分子低聚物前驱体为聚酰亚胺、聚吡咯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶、聚丙烯腈等。高分子的前驱体分子量一般在200～5000之间。根据高分子低聚物前驱体的不同，由于其中含有的不同元素有着不同的催化活性，制得的材料应用范围可以扩展到燃料电池电极和超级电容中赝电容材料。
优选地，步骤一中，高分子预聚体为酚醛树脂预聚体，酚醛树脂预聚体的制备方法为将2-4g苯酚和8-13mL37wt％的甲醛溶解于75ml0.1mol/L氢氧化钠溶液中，然后将得到的混合液升温至67-70℃，并在67-70℃的温度下搅拌0.5h，得到微红色低分子量的酚醛树脂预聚体。
优选地，步骤二中，非离子表面活性剂为如聚环氧乙烷-聚环氧丙烷，聚环氧乙烷-聚环氧丁烷，烷烃-聚环氧乙烷型等的二嵌段共聚物或三嵌段共聚物表面活性剂(如CnH2n+1EOm、EOnPOmEOn、EOnBOmEOn、EOnBOm、EOnPOm等)，主要包括有Brij35(C12H25EO23)、Brij56(C16H33EO10)、Brij78(C16H33EO20)、Brij76(C18H37EO10)、Brij97(C18H35EO10)、P123(EO20PO70EO20)、P103(EO17PO56EO17)、L121(EO5PO70EO5)、P85(EO26PO39EO26)、P65(EO20PO30EO20)、F127(EO106PO70EO106)、F88(EO100PO39EO100)、F98(EO123PO47EO123)、F108(EO132PO50EO132)、B50-6600(EO39BO47EO39)、B70-4600(EO15BO45EO15)、B40-1900(EO13BO11EO13)、B20-3800(EO34BO11EO34)等。
优选地，步骤四中，第一金属离子和第二金属离子为Mg2+、Al3+、Mn2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Cr3+、Mn3+和Ni3+等中的任意两种。
优选地，步骤四中，将不同质量的Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)3·6H2O和尿素溶解在去离子水中，使[Al3+]＝0.050mol/L，[Mg2+]＝0.10mol/L和尿素＝3.0mol/L，然后将得到的溶液转移至三口烧瓶中，磁力搅拌下，100℃下冷凝回流12小时，之后94℃下再静置12小时，得到白色乳浊液；将得到的白色乳浊液稀释洗涤并调节pH接近中性，离心或静置沉淀获得较高浓度(大于10mg/ml)的乳浊液Mg-AlLDH，并标定其浓度。
优选地，步骤四中得到的层状双金属氢氧化物呈六边形。
优选地，步骤六中，其中碳化并去除非离子表面活性剂为采用惰性气体保护下的高温焙烧法，即将步骤五得到的淡黄色产物在惰性气体保护下从室温开始以1℃每分钟的速率升温至650℃，并在650℃下保持两个小时，之后自然冷却至室温，使得所述淡化色产物被高温碳化时非离子表面活性剂同时被去除。
优选地，步骤六中，其中碳化并去除非离子表面活性剂为采用溶液回流萃取法去除非离子表面活性剂后进行高温碳化，溶液回流萃取法所用的溶液为硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。
优选地，步骤六中，其中酸刻蚀为用5mol/L的盐酸80℃下刻蚀12小时，碱刻蚀为在150℃下用15mol/L的氢氧化钠刻蚀。
优选地，若步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和70mg层状双金属氢氧化物混合，则步骤六得到的二维有序介孔形碳片具有纵向的有序介孔孔道；若步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和140mg层状双金属氢氧化物混合，则步骤六得到的二维有序介孔形碳片具有横向的有序介孔孔道；若步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和210mg层状双金属氢氧化物混合，则步骤六得到的二维有序介孔形碳片具有无序的孔道。
本发明还提供了一种由上述方法得到的二维有序介孔碳片，其呈六边形，具有片状介孔结构，比表面积为512～828m2g-1，孔容为0.86～0.99cm3g-1。本发明的二维有序介孔碳片中，碳骨架形成了大量有序的纵向或横向的有序介孔孔道，同时在碳骨架上还含有大量孔径在1.6nm的微孔，该微孔来源于高分子骨架碳化过程中小分子的逸出。
本发明利用非离子表面活性剂作为软模板提供结构导向的作用，形成有序介孔，层状双金属氧化物材料作为硬模板，有效地避免了高分子高温碳化过程中结构的破坏，刻蚀除去硬模板后即可得到二维有序介孔碳片，该二维有序介孔碳片在作为一种电极材料用于双电层电容器的过程中，表现出了非常好的电容特性和优异的倍率性，能够满足其在能量存储和转化、微纳米电子器件、灵敏传感器等领域的应用。
本发明的二维有序介孔碳片的制备方法成功地将现有技术中的三维有序介孔材料低维化，制备出二维有序介孔碳片，该方法具有制备工艺简单、可重复性高、反应条件温和等特点，为制备高有序度的二维有序介孔碳片提供了一条可供借鉴的新思路。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的二维有序介孔碳片的透射电镜图谱；
图2是本发明的一个较佳实施例的二维有序介孔碳片的扫描电镜图谱；
图3是本发明的一个较佳实施例的二维有序介孔碳片的特征氮气吸附－脱附等温线；
图4是本发明的一个较佳实施例的二维有序介孔碳片的孔分布曲线；
图5是本发明的一个较佳实施例的二维有序介孔碳片在全固态超级电容方面的应用示例；
图6是本发明的一个较佳实施例的二电极体系中二维有序介孔碳片的循环伏安法测试曲线；
图7是本发明的一个较佳实施例的二电极体系中二维有序介孔碳片的恒流充放电曲线；
图8是本发明的一个较佳实施例的三电极体系中二维有序介孔碳片的循环伏安法测试曲线；
图9是本发明的一个较佳实施例的三电极体系中二维有序介孔碳片的恒流充放电曲线。
具体实施方式
本发明的一个较佳实施例提供了一种二维有序介孔碳片的制备方法，以层状双金属氢氧化物为基底，以非离子表面活性剂为结构导向剂，以高分子预聚体为碳前驱体，通过水热法在层状双金属氢氧化物表面诱导自组装，然后将自组装得到的产物依次通过冷冻干燥、惰性气体下高温碳化和去除非离子表面活性剂，从而形成有序介孔结构，最后通过对有序介孔结构进行刻蚀并去除层状双金属氧化物而形成二维有序介孔碳片。具体地，包括以下步骤：
步骤一，酚醛树脂预聚体的制备：将2-4g苯酚和8-13mL37wt％的甲醛溶解于75ml0.1mol/L氢氧化钠溶液中，然后将得到的混合液升温至67-70℃，并在67-70℃的温度下搅拌0.5h，得到微红色低分子量的酚醛树脂预聚体。
在其它实施例中，步骤一中的酚醛树脂预聚体可以用商业化的高分子前驱体或自制的高分子低聚物前驱体代替，自制的高分子低聚物前驱体为聚酰亚胺、聚吡咯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶或聚丙烯腈等。高分子的前驱体分子量一般在200～5000之间。根据高分子低聚物前驱体的不同，由于其中含有的不同元素有着不同的催化活性，制得的材料应用范围可以扩展到燃料电池电极和超级电容中赝电容材料。
步骤二，将0.8-1.5g非离子表面活性剂溶于15mL水中并搅拌，直至得到澄清溶液。本实施例中，非离子表面活性剂为三嵌段共聚物PluronicF127，分子量Mw＝12600，化学式为PEO106PPO70PEO106，购买于Sigma公司。在其它实施例中也可以替代为如聚环氧乙烷-聚环氧丙烷，聚环氧乙烷-聚环氧丁烷，烷烃-聚环氧乙烷型等的二嵌段共聚物或三嵌段共聚物表面活性剂(如CnH2n+1EOm、EOnPOmEOn、EOnBOmEOn、EOnBOm、EOnPOm等)，主要包括有Brij35(C12H25EO23)、Brij56(C16H33EO10)、Brij78(C16H33EO20)、Brij76(C18H37EO10)、、Brij97(C18H35EO10)、P123(EO20PO70EO20)、P103(EO17PO56EO17)、L121(EO5PO70EO5)、P85(EO26PO39EO26)、P65(EO20PO30EO20)、F88(EO100PO39EO100)、F98(EO123PO47EO123)、F108(EO132PO50EO132)、B50-6600(EO39BO47EO39)、B70-4600(EO15BO45EO15)、B40-1900(EO13BO11EO13)、B20-3800(EO34BO11EO34)等。
步骤三，将步骤一得到的低分子量的酚醛树脂预聚体15-20g与步骤二得到的澄清溶液混合，并用50mL水稀释，然后在67-70℃温度下以340转每分钟的搅拌速率搅拌10～14小时，使溶液的颜色从粉红色变成深红色，得到球型单胶束亚单元。
步骤四，层状双金属氢氧化物的制备：将不同质量的含第一金属离子的硝酸盐、含第二金属离子的硝酸盐和尿素溶解在去离子水中，然后将得到的溶液依次经过搅拌、冷凝回流和静置得到白色乳浊液，将得到的白色乳浊液稀释洗涤并调节pH接近中性，离心或静置沉淀获得较高浓度(大于10mg/ml)的乳浊液层状双金属氢氧化物，并标定其浓度。本实施例中，第一金属离子和第二金属离子为Mg2+、Al3+，在其它实施例中也可以替代为Mn2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Cr3+、Mn3+或Ni3+等。
具体地，步骤四为，将不同质量的Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)3·6H2O和尿素溶解在去离子水中，使[Al3+]＝0.050mol/L，[Mg2+]＝0.10mol/L和尿素＝3.0mol/L，然后将得到的溶液转移至三口烧瓶中，磁力搅拌下，100℃下冷凝回流12小时，之后94℃下再静置12小时，得到白色乳浊液；将得到的白色乳浊液稀释洗涤并调节PH接近中性，离心或静置沉淀获得较高浓度(大于10mg/ml)的乳浊液Mg-AlLDH，并标定其浓度。
步骤五，将步骤三得到球型单胶束亚单元7mL分别与不同质量的步骤四得到的层状双金属氢氧化物(如70mg、140mg和210mg)混合于50mL水热釜中，并将混合液稀释至30mL，稀释后的混合液静置3-5小时后，在130℃下水热20小时，冷却后，将产物离心除去溶液，最后冷冻干燥获得淡黄色产物；
步骤六，将步骤五得到的淡黄色产物经过碳化并去除非离子表面活性剂，得到粉末物质，将该粉末物质分别经过酸刻蚀和碱刻蚀，然后去除基底层状双金属氧化物，再依次经过洗涤、过滤、烘干后得到二维有序介孔形碳片。其中酸刻蚀为用5mol/L的盐酸80℃下刻蚀12小时，碱刻蚀为在150℃下用15mol/L的氢氧化钠刻蚀。
本实施例中，步骤六中的碳化并去除非离子表面活性剂为采用惰性气体保护下的高温焙烧法，即将步骤五得到的淡黄色产物在惰性气体保护下从室温开始以1℃每分钟的速率升温至650℃，并在650℃下保持两个小时，之后自然冷却至室温，使得所述淡化色产物被高温碳化时非离子表面活性剂同时被去除。在其它实施例中也可以采用溶液回流萃取法去除非离子表面活性剂后进行高温碳化，溶液回流萃取法所用的溶液为硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。
本实施例中，参见图1和图2，若步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和70mg层状双金属氢氧化物混合，则步骤六得到的二维有序介孔形碳片(记为OMCS-7：70，见图1-a、1-d、2-a和2-d)具有纵向的有序介孔孔道；若步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和140mg层状双金属氢氧化物混合，则步骤六得到的二维有序介孔形碳片(记为OMCS-7：140，见图1-b、1-e、2-b和2-e)具有横向的有序介孔孔道；若步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和210mg层状双金属氢氧化物混合，则步骤六得到的二维有序介孔形碳片(记为OMCS-7：210，见图1-c、1-f、2-c和2-f)具有无序的孔道。
图3的氮气吸附-脱附曲线显示了一个典型的IV型曲线，该曲线在相对压力(P/P0)0.45-1.0处带有H4滞后环，说明了片状介孔结构的存在。由图3和图4可知，材料OMCS-7:70、OMCS-7：140和OMCS-7：210具有的比表面积(Brunaue-Emmett-Teller，BET)分别为585、828和512m2g-1，孔容分别0.86、0.86和0.99cm3g-1。
以下为本实施例所得的二维有序介孔形碳片的应用实例：
1、在全固态电容器上的应用(二电极体系)
如图5所示，将本实施例所得的二维有序介孔形碳片压在两片铂片上，将6gPVA和6gH2SO4在80℃下溶解在60gH2O中，把凝胶滴在两片压有二维有序介孔形碳片的铂片上，室温过夜。将两片铂片合在一起，中间放一层隔膜防止短路。在0.0～1.0V电压范围内，对于电极材料OMCS-7：70、OMCS-7：140和OMCS-7：210，扫描循环伏安曲线，5mV/s扫速，得到比电容量分别为141、123和116F/g。在0.0～1.0V电压范围内，对应于0.5A/g得到的比电容量分别为154、135和119F/g，如图6和7所示。
2、在电化学电容器上的应用(三电极体系)
将本实施例所得的二维有序介孔形碳片剪切成块后压在泡沫镍上。水系电化学测试采用三电极体系，以上述材料电极为工作电极，汞/氧化汞电极为参比电极，Pt片为对电极，电解液为6.0MKOH水溶液。在-1.0～0.0V(VS.Hg/HgO)电位范围内，对于电极材料OMCS-7：70、OMCS-7：140和OMCS-7：210，在扫速5mV/s下，计算的比电容量分别为164、151和151F/g。在-1.0～0.0V(VS.Hg/HgO)电位范围内，以1A/g的电流密度做恒流充放电，对应于1A/g得到的比电容量分别为161、146和145F/g。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，所述制备方法以层状双金属氢氧化物为基底，以非离子表面活性剂为结构导向剂，以高分子预聚体为碳前驱体，通过水热法在所述层状双金属氢氧化物表面诱导自组装，然后将自组装得到的产物依次通过冷冻干燥、惰性气体下高温碳化、去除所述非离子表面活性剂，从而形成有序介孔结构，最后通过对所述有序介孔结构进行刻蚀，并去除所述层状双金属氧化物，从而形成二维有序介孔碳片。
2.一种二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，准备高分子前驱体或高分子预聚体；
步骤二，将0.8-1.5g非离子表面活性剂溶于15mL水中并搅拌，直至得到澄清溶液；
步骤三，将步骤一的高分子前驱体或高分子预聚体15-20g与步骤二得到的澄清溶液混合，并用50mL水稀释，然后在67-70℃温度下以340转每分钟的搅拌速率搅拌10～14小时，得到球型单胶束亚单元；
步骤四，层状双金属氢氧化物的制备：将不同质量的含第一金属离子的硝酸盐、含第二金属离子的硝酸盐和尿素溶解在去离子水中，然后将得到的溶液依次经过搅拌、冷凝回流和静置得到白色乳浊液，将得到的白色乳浊液稀释洗涤并调节pH接近中性，离心或静置沉淀获得浓度大于10mg/ml的乳浊液层状双金属氢氧化物，并标定其浓度；
步骤五，将步骤三得到球型单胶束亚单元与步骤四得到的层状双金属氢氧化物混合于水热釜中，并将混合液稀释，稀释后的混合液静置3-5小时后，在130℃下水热20小时，冷却后，将产物离心除去溶液，最后冷冻干燥获得淡黄色产物；
步骤六，将步骤五得到的淡黄色产物经过碳化并去除非离子表面活性剂，得到粉末物质，将该粉末物质分别经过酸刻蚀和碱刻蚀，然后去除基底层状双金属氧化物，再依次经过洗涤、过滤、烘干后得到二维有序介孔形碳片。
3.如权利要求2所述的二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述高分子前驱体为商业化的高分子前驱体或自制的高分子低聚物前驱体，所述自制的高分子低聚物前驱体为聚酰亚胺、聚吡咯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶或聚丙烯腈；所述高分子预聚体为酚醛树脂预聚体，所述酚醛树脂预聚体的制备方法为将2-4g苯酚和8-13mL37wt％的甲醛溶解于75ml0.1mol/L氢氧化钠溶液中，然后将得到的混合液升温至67-70℃，并在67-70℃的温度下搅拌0.5h，得到微红色低分子量的酚醛树脂预聚体。
4.如权利要求2所述的二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述非离子表面活性剂为二嵌段共聚物或三嵌段共聚物表面活性剂；所述步骤四中，所述第一金属离子和所述第二金属离子为Mg2+、Al3+、Mn2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Cr3+、Mn3+和Ni3+中的任意两种。
5.如权利要求2所述的二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，将不同质量的Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)3·6H2O和尿素溶解在去离子水中，使[Al3+]＝0.050mol/L，[Mg2+]＝0.10mol/L和尿素＝3.0mol/L，然后将得到的溶液转移至三口烧瓶中，磁力搅拌下，100℃下冷凝回流12小时，之后94℃下再静置12小时，得到白色乳浊液；将得到的所述白色乳浊液稀释洗涤并调节pH接近中性，离心或静置沉淀获得大于10mg/ml的乳浊液Mg-AlLDH，并标定其浓度。
6.如权利要求2所述的二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，其中碳化并去除非离子表面活性剂为采用惰性气体保护下的高温焙烧法，即将所述步骤五得到的所述淡黄色产物在惰性气体保护下从室温开始以1℃每分钟的速率升温至650℃，并在650℃下保持两个小时，之后自然冷却至室温，使得所述淡化色产物被高温碳化时非离子表面活性剂同时被去除；或者采用溶液回流萃取法去除非离子表面活性剂后进行碳化，溶液回流萃取法所用的溶液为硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾。
7.如权利要求2所述的二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，所述步骤六中，其中所述酸刻蚀为用5mol/L的盐酸80℃下刻蚀12小时，所述碱刻蚀为在150℃下用15mol/L的氢氧化钠刻蚀。
8.如权利要求2所述的二维有序介孔碳片的制备方法，其特征在于，若所述步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和70mg层状双金属氢氧化物混合，则所述步骤六得到的二维有序介孔形碳片具有纵向的有序介孔孔道；若所述步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和140mg层状双金属氢氧化物混合，则所述步骤六得到的二维有序介孔形碳片具有横向的有序介孔孔道；若所述步骤五中，将7mL球型单胶束亚单元和210mg层状双金属氢氧化物混合，则所述步骤六得到的二维有序介孔形碳片具有无序的孔道。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的制备方法得到的二维有序介孔碳片，其特征在于，所述二维有序介孔碳片具有片状介孔结构，在所述二维有序介孔碳片中，碳骨架形成了大量有序的纵向或横向的有序介孔孔道，同时在碳骨架上还含有大量孔径在1.6nm的微孔。
10.一种如权利要求1-8中任一项所述的制备方法得到的二维有序介孔碳片的应用。
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