CN106315552B - 一种分级多孔碳材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分级多孔碳材料及其制备方法和应用。该分级多孔碳材料的制备方法为：首先将明胶、柠檬酸和三氯化铁混合加水溶解，油浴、干燥至凝胶状态；对凝胶状态的混合物进行碳化，并用盐酸洗涤、离心并干燥，得到分级多孔碳材料。本发明还提供一种活化的分级多孔碳材料，将上述制得的分级多孔碳材料与氢氧化钾混合溶解，活化处理后用盐酸洗涤离心并干燥后获得。本发明提供的分级多孔碳材料及其活化的分级多孔碳材料具备丰富的柳叶形介孔结构；其制备工艺简单、合成条件温和、制备成本低；其作为超级电容器的电极材料，具有高的比容量和能量密度，以及优异的循环稳定性，在超级电容器等储能装置中具有广泛的应用前景。

Description

一种分级多孔碳材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于碳材料技术领域，涉及一种分级多孔碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，能源问题成为大家关注的焦点，能源的存储也得到越来越广泛的关注。超级电容器作为一种储能装置，由于其较高的功率密度，良好的长循环稳定性以及快速的充放电过程等优点引起了广泛关注，其中，碳基超级电容器由于其多孔性、高比表面积、良好的导电性以及化学稳定性等特点也得到了很多研究者的青睐。然而，传统碳材料的容量低等问题仍然存在。

为解决上述问题，孔结构的设计十分重要。目前，大部分对碳材料的优化研究都集中于增加其比表面积，形成分级多孔结构，这种结构有利于加速电解质离子转移，缩短离子的传输路径。然而，对于孔的形状对电极材料性能影响的相关报道比较少见，尤其是通过比较简单的方法制备出形貌可控的碳材料仍然具有一定的难度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种分级多孔碳材料及其制备方法，其制备方法简单，且能够制备得到具有丰富的柳叶形结构的分级多孔碳材料；

本发明的目的还在于提供上述分级多孔碳材料作为电极材料在超级电容器上的应用；

本发明的目的还在于提供一种活化的分级多孔碳材料及其制备方法；

本发明的目的还在于提供上述活化的分级多孔碳材料作为电极材料在超级电容器上的应用。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

本发明提供一种分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，将明胶、柠檬酸、三氯化铁和水混合溶解形成溶液，于80-100℃条件下油浴3-5h，然后干燥至凝胶状态，得到混合物凝胶；

其中，所述明胶、柠檬酸和三氯化铁的质量比为(2-3)：1：4；

步骤二，将步骤一所得的混合物凝胶进行碳化，得到含铁及铁的化合物的碳材料；用盐酸溶液对碳材料进行洗涤，离心干燥后即得到分级多孔碳材料；

优选地，所述盐酸溶液的浓度为1mol/L。

上述分级多孔碳材料的制备方法中，优选地，在步骤二中，碳化的方法为：在氩气和/或氢气的气体氛围中，以2-4℃/min的速度升温至290-310℃，煅烧0.5-1.5h；然后继续再以4-6℃/min的速度升温至790-810℃，煅烧1.5-2.5h；

更加优选地，所述碳化选择在氩气和氢气的混合气体氛围中进行，其中，氩气占混合气体的95％，氢气占混合气体的5％。

上述分级多孔碳材料的制备方法中，在步骤一中，所述水的添加量只要保证溶解明胶、柠檬酸、三氯化铁即可。

本发明还提供上述分级多孔碳材料的制备方法制备得到的分级多孔碳材料，该分级多孔碳材料具有丰富的微介孔结构，其中，所述微介孔包括柳叶形介孔和微孔，所述柳叶形介孔的总体积占所述微介孔的总体积的70％-80％，所述微孔的总体积占所述微介孔的总体积的20％-30％；

优选地，所述柳叶形介孔狭缝的长度为130-160nm，狭缝的宽度最长处为12-50nm；所述微孔直径为1.42-1.94nm；

更加优选地，该分级多孔碳材料比表面积为1100-1250m²·g^-1，孔体积为1.2-1.3cm³·g^-1。

在本发明一较佳实施例中，该分级多孔碳材料还存在少量直径为245-500nm的碗状大孔结构。

本发明还提供一种活化的分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

将上述制备的分级多孔碳材料与氢氧化钾混合，然后加水溶解，再进行干燥处理，接着进行活化处理，最后用1mol/L的盐酸溶液进行洗涤、离心干燥后得到活化的分级多孔碳材料；

其中，所述分级多孔碳材料与氢氧化钾的质量比为1:3，所述水的添加量只要保证溶解分级多孔碳材料和氢氧化钾即可。

上述活化的分级多孔碳材料的制备方法中，优选地，活化处理的方法为：在氮气的气体氛围中，以4.5-5.5℃/min的速度升温至550-750℃，煅烧1.5-2.5h；

更加优选地，活化处理的方法为：在氮气的气体氛围中，以5℃/min的速度升温至650℃，煅烧2h。

本发明还提供上述活化的分级多孔碳材料的制备方法制备得到的活化的分级多孔碳材料，该活化的分级多孔碳材料具有丰富的微介孔结构，其中，所述微介孔包括柳叶形介孔和微孔，所述柳叶形介孔的总体积占所述微介孔的总体积的52％-83％，所述微孔的总体积占所述微介孔的总体积的17％-48％；

优选地，所述柳叶形介孔狭缝的长度为130-160nm，狭缝的宽度最长处为12-50nm；所述微孔直径为1.42-1.94nm；

更加优选地，该活化的分级多孔碳材料比表面积为786.5-1357m²·g^-1，孔体积为0.3596-1.490cm³·g^-1。

在本发明一较佳实施例中，该活化的分级多孔碳材料还存在少量直径为245-500nm的碗状大孔结构。

本发明还提供上述分级多孔碳材料作为电极材料在超级电容器上的应用；

优选地，所述分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在1A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为154.07-191.86F·g^-1；在20A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为137.71-150.53F·g^-1；

更加优选地，在功率密度为1.2-102.37kW·kg^-1时，能量密度为17.06-31.21Wh·kg^-1。

上述分级多孔碳材料作为电极材料在超级电容器上的应用中，优选地，所述分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在5A·g^-1的电流密度下，经过10000次循环后比容量几乎没有损失。

本发明还提供上述活化的分级多孔碳材料作为电极材料在超级电容器上的应用；

优选地，所述活化的分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在1A·g^-1的电流密度下，该活化的分级多孔碳材料的比容量为251.8-312.34F·g^-1；在20A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为171.59-239.24F·g^-1；

更加优选地，在功率密度为1.19-98.55kW·kg^-1时，能量密度为13.69-50.43Wh·kg^-1。

上述活化的分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料在超级电容器上的应用中，优选地，所述活化的分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在5A·g^-1的电流密度下，经过10000次循环后比容量几乎没有损失。

本发明提供的分级多孔碳材料主要利用明胶和柠檬酸中丰富的N、O这两种元素，在碳化过程中实现N、O原子的自掺杂，同时，明胶、柠檬酸与Fe³⁺的络合物经过1mol/L的盐酸洗涤除去之后会形成柳叶形的介孔，这种结构在之前的电极材料的报道中很少出现。

本发明提供的分级多孔碳材料中，所采用的明胶为常规明胶，化学纯，Aladdin生产，CAS：9000-70-8。

本发明提供的分级多孔碳材料及活化的分级多孔碳材料作为电极材料，能够显示出优异的倍率性能，具有较高的比容量和良好的循环稳定性，在超级电容器等储能装置中具有广泛的应用前景。

本发明提供的分级多孔碳材料及其活化的分级多孔碳材料具备丰富的柳叶形介孔结构，制备工艺简单、合成条件温和、制备成本低；其作为超级电容器的电极材料，具有高的比容量和能量密度，以及优异的循环稳定性，在超级电容器等储能装置中具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例2制备的分级多孔碳材料的SEM图；

图2为本发明实施例2制备的分级多孔碳材料的TEM图；

图3为本发明实施例2制备的分级多孔碳材料的孔径分布图；

图4为本发明实施例2制备的分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度与比容量关系图；

图5为本发明实施例2制备的分级多孔碳材料在两电极体系中的电流密度与比容量关系图；

图6为本发明实施例2制备的分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度为5A·g^-1的电流密度下的长循环稳定性图；

图7为本发明实施例2制备的分级多孔碳材料在两电极体系中的能量密度与功率密度关系图；

图8为本发明实施例2制备的活化的分级多孔碳材料的SEM图；

图9为本发明实施例2制备的活化的分级多孔碳材料的TEM图；

图10为本发明实施例2制备的活化的分级多孔碳材料的孔径分布图；

图11为本发明实施例2制备的活化的分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度与比容量关系图；

图12为本发明实施例2制备的活化的分级多孔碳材料在两电极体系中的电流密度与比容量关系图；

图13为本发明实施例2制备的活化的分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度为5A·g^-1的电流密度下的长循环稳定性图；

图14为本发明实施例2制备的活化的分级多孔碳材料在两电极体系中的能量密度与功率密度关系图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，取1.5g的明胶、0.5g的柠檬酸和2g的三氯化铁混合加30mL的蒸馏水溶解，于90℃条件下油浴4h，并放入烘箱中干燥至凝胶状态，得到混合物凝胶；

步骤二，将步骤一所得的混合物凝胶在氩气和氢气混合气(高Ar：95％，高H₂：5％)的条件下进行碳化，碳化步骤为：以3℃/min的速度升温至300℃，煅烧1h；然后继续再以5℃/min的速度升温至800℃，煅烧2h，得到含铁及铁的化合物的碳材料；接着用1mol/L的盐酸对碳材料进行洗涤，离心干燥后即得到分级多孔碳材料。

本实施例还提供一种活化的分级多孔碳材料，其制备方法为：将上述制备得到的分级多孔碳材料与氢氧化钾以1:3的质量比混合，加水溶解后进行干燥，接着在550℃条件下煅烧2h，活化是在氮气的气体氛围中进行的；然后用1mol/L的盐酸溶液进行洗涤，离心干燥后得到活化的分级多孔碳材料。

实施例2

本实施例提供了一种分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，取1.5g的明胶、0.5g的柠檬酸和2g的三氯化铁混合加30mL的蒸馏水溶解，于90℃条件下油浴4h，并放入烘箱中干燥至凝胶状态，得到混合物凝胶；

步骤二，将步骤一所得的混合物凝胶在氩气和氢气混合气(高Ar：95％，高H₂：5％)的条件下进行碳化，碳化步骤为：以3℃/min的速度升温至300℃，煅烧1h；然后继续再以5℃/min的速度升温至800℃，煅烧2h，得到含铁及铁的化合物的碳材料；接着用1mol/L的盐酸对碳材料进行洗涤，离心干燥后即得到分级多孔碳材料。

对上述制备的分级多孔碳材料进行形貌结构及电化学性能的测试与表征。

工作电极的制备：将该分级多孔碳材料(80wt％)，乙炔黑(10wt％)，聚偏二氟乙烯(10wt％)混合，加入40μL的NMP形成黏浆状的混合液，均匀的涂在钢网上，60℃下干燥12h。

超级电容器测试：包括三电极体系和两电极体系。其中：

三电极体系为：上述制备的工作电极、参比电极(饱和甘汞电极)和对电极(Pt电极)以及1mol/L的H₂SO₄电解质溶液组成的电极体系。

两电极体系为：两种上述制备的工作电极(其中，质量大的工作电极作为两电极体系的对电极；质量小的工作电极作为两电极体系的工作电极)以及1mol/L的H₂SO₄电解质溶液组成的电极体系。

图1为该分级多孔碳材料的SEM图；图2为该分级多孔碳材料的TEM图；图3为该分级多孔碳材料的孔径分布图；图4为该分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度与比容量关系图；图5为该分级多孔碳材料在两电极体系中的电流密度与比容量关系图；图6为该分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度为5A·g^-1的电流密度下的长循环稳定性图；图7为该分级多孔碳材料在两电极体系中的能量密度与功率密度关系图；图示中，NPC表示分级多孔碳材料。

由图2和图3可以看出，该分级多孔碳材料具有丰富的微介孔结构，其中，所述微介孔包括柳叶形介孔和微孔，所述柳叶形介孔的总体积占所述微介孔的总体积的74.66％，所述微孔的总体积占所述微介孔的总体积的25.34％；所述柳叶形介孔狭缝的长度为130-160nm，狭缝的宽度最长处为12-50nm；所述微孔直径为1.42-1.94nm；由图1还可以看出，该分级多孔碳材料还具备少量直径为245-500nm的碗状大孔结构；由图3孔径分布图还可以看出，该分级多孔碳材料还存在少量直径在2.189-9.5844nm的介孔；该分级多孔碳材料比表面积为1100-1250m²·g^-1，孔体积为1.2-1.3cm³·g^-1。

测试上述分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度与比容量关系，从图4中可以看到在1A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为191.86F·g^-1；在20A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量仍然保持在150.53F·g^-1，保留了初始比容量的78.46％，显示出优异的倍率性能。

测试上述分级多孔碳材料在两电极体系中的电流密度与比容量关系，从图5中可以看出，在1A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为154.07F·g^-1；在100A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量仍然保持在117.22F·g^-1，保留了初始比容量的76.08％，这说明在实际应用中，该分级多孔碳材料仍然显示出优异的倍率性能。

上述分级多孔碳材料在三电极体系中，在5A·g^-1的电流密度下的长循环稳定性图如图6所示，从图6中可以看出在循环10000次后该分级多孔碳材料的比容量几乎没有任何损失。

上述分级多孔碳材料在两电极体系中的能量密度与功率密度关系图如图7所示，从图7中可以看出在功率密度为1.2kW·kg^-1时，能量密度为30.79Wh·kg^-1。

本实施例还提供一种活化的分级多孔碳材料，其制备方法为：将上述制备得到的分级多孔碳材料与氢氧化钾以1:3的质量比混合，加水溶解后进行干燥，接着在650℃条件下煅烧2h，活化是在氮气的气体氛围中进行的；然后用1mol/L的盐酸溶液进行洗涤，离心干燥后得到活化的分级多孔碳材料。

对上述制备的活化的分级多孔碳材料进行形貌结构及电化学性能的测试与表征。

工作电极的制备：将该活化的分级多孔碳材料(80wt％)，乙炔黑(10wt％)，聚偏二氟乙烯(10wt％)混合，加入40μL的NMP形成黏浆状的混合液，均匀的涂在钢网上，60℃下干燥12h。

超级电容器测试：包括三电极体系和两电极体系。其中：

三电极体系为：上述制备的工作电极、参比电极(饱和甘汞电极)和对电极(Pt电极)以及1mol/L的H₂SO₄电解质溶液组成的电极体系。

两电极体系为：两种上述制备的工作电极(其中，质量大的工作电极作为两电极体系的对电极；质量小的工作电极作为两电极体系的工作电极)以及1mol/L的H₂SO₄电解质溶液组成的电极体系。

图8为该活化的分级多孔碳材料的SEM图；图9为该活化的分级多孔碳材料的TEM图；图10为该活化的分级多孔碳材料的孔径分布图；图11为该活化的分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度与比容量关系图；图12为该活化的分级多孔碳材料在两电极体系中的电流密度与比容量关系图；图13为该活化的分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度为5A·g^-1下的长循环稳定性图；图14为该活化的分级多孔碳材料在两电极体系中的能量密度与功率密度关系图；图示中，NPC-650表示活化的分级多孔碳材料。

由图8、图9和图10可以看出，该活化的分级多孔碳材料具有丰富的微介孔结构，其中，所述微介孔包括柳叶形介孔和微孔，所述柳叶形介孔的总体积占所述微介孔的总体积的82.77％，所述微孔的总体积占所述微介孔的总体积的17.23％；所述柳叶形介孔狭缝的长度为130-160nm，狭缝的宽度最长处为12-50nm；所述微孔直径为1.42-1.94nm；由图8还可以看出，该活化的分级多孔碳材料还存在少量直径为245-500nm的碗状大孔结构；由图10孔径分布图还可以看出，该活化的分级多孔碳材料还存在少量直径在2.189-9.5844nm的介孔；该活化的分级多孔碳材料比表面积为786.5-1357m²·g^-1，孔体积为0.3596-1.490cm³·g^-1。

测试上述活化的分级多孔碳材料在三电极体系中的电流密度与比容量关系，从图11中可以看到在1A·g^-1的电流密度下，该活化的分级多孔碳材料的比容量为312.34F·g^-1；在20A·g^-1的电流密度下，该活化的分级多孔碳材料的比容量仍然保持在239F·g^-1，保留了初始比容量的76.54％，显示出优异的倍率性能。

测试上述活化的分级多孔碳材料在两电极体系中的电流密度与比容量关系，从图12中可以看出，在1A·g^-1的电流密度下，该活化的分级多孔碳材料的比容量为251.8F·g^-1；在100A·g^-1的电流密度下，该活化的分级多孔碳材料的比容量仍然保持在164.39F·g^-1，保留了初始比容量的65.29％，这说明在实际应用中，该活化的分级多孔碳材料仍然显示出优异的倍率性能。

上述活化的分级多孔碳材料在三电极体系中，在5A·g^-1的电流密度下的长循环稳定性图如图13所示，从图中可以看出在循环10000次后该碳材料的比容量几乎没有任何损失。

上述活化的分级多孔碳材料在两电极体系中的能量密度与功率密度关系图如图14所示，从图14中可以看出在功率密度为1.19kW·kg^-1时，能量密度为50.22Wh·kg^-1，优于大多数报道过的材料。

实施例3

本实施例提供了一种分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，取1.5g的明胶、0.5g的柠檬酸和2g的三氯化铁混合加30mL的蒸馏水溶解，于90℃条件下油浴4h，并放入烘箱中干燥至凝胶状态，得到混合物凝胶；

步骤二，将步骤一所得的混合物凝胶在氩气和氢气混合气(高Ar：95％，高H₂：5％)的条件下进行碳化，碳化步骤为：以3℃/min的速度升温至300℃，煅烧1h；然后继续再以5℃/min的速度升温至800℃，煅烧2h，得到含铁及铁的化合物的碳材料；接着用1mol/L的盐酸对碳材料进行洗涤，离心干燥后即得到分级多孔碳材料。

本实施例还提供一种活化的分级多孔碳材料，其制备方法为：将上述制备得到的分级多孔碳材料与氢氧化钾以1:3的质量比混合，加水溶解后进行干燥，接着在750℃条件下煅烧2h，活化是在氮气的气体氛围中进行的；然后用1mol/L的盐酸溶液进行洗涤，离心干燥后得到活化的分级多孔碳材料。

实施例4

本实施例提供了一种分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，取1.6g的明胶、0.8g的柠檬酸和3.2g的三氯化铁混合加30mL的蒸馏水溶解，于90℃条件下油浴4h，并放入烘箱中干燥至凝胶状态，得到混合物凝胶；

步骤二，将步骤一所得的混合物凝胶在氩气和氢气混合气(高Ar：95％，高H₂：5％)的条件下进行碳化，碳化步骤为：以3℃/min的速度升温至300℃，煅烧1h；然后继续再以5℃/min的速度升温至800℃，煅烧2h，得到含铁及铁的化合物的碳材料；接着用1mol/L的盐酸对碳材料进行洗涤，离心干燥后即得到分级多孔碳材料。

本实施例分级还提供一种活化的分级多孔碳材料，其制备方法为：将上述制备得到的分级多孔碳材料与氢氧化钾以1:3的质量比混合，加水溶解后进行干燥，接着在650℃条件下煅烧2h，活化是在氮气的气体氛围中进行的；然后用1mol/L的盐酸溶液进行洗涤，离心干燥后得到活化的分级多孔碳材料。

综上所述，本发明提供的分级多孔碳材料及其活化的分级多孔碳材料具备丰富的柳叶形介孔结构；其制备工艺简单、合成条件温和、制备成本低；其能够作为超级电容器的电极材料来使用，具有较高的比容量和良好的循环稳定性，在超级电容器等储能装置中具有广泛的应用前景。

Claims (24)

1.一种分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，将明胶、柠檬酸、三氯化铁和水混合溶解形成溶液，于80-100℃条件下油浴3-5h，然后干燥至凝胶状态，得到混合物凝胶；

其中，所述明胶、柠檬酸和三氯化铁的质量比为(2-3)：1：4；

步骤二，将步骤一所得的混合物凝胶进行碳化，得到含铁及铁的化合物的碳材料；用盐酸溶液对碳材料进行洗涤，离心干燥后即得到分级多孔碳材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为1mol/L。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，碳化的方法为：在氩气和/或氢气的气体氛围中，以2-4℃/min的速度升温至290-310℃，煅烧0.5-1.5h；然后继续再以4-6℃/min的速度升温至790-810℃，煅烧1.5-2.5h。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳化选择在氩气和氢气的混合气体氛围中进行，其中，氩气占混合气体的95％，氢气占混合气体的5％。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，碳化的方法为：在氩气和/或氢气的气体氛围中，以2-4℃/min的速度升温至290-310℃，煅烧0.5-1.5h；然后继续再以4-6℃/min的速度升温至790-810℃，煅烧1.5-2.5h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳化选择在氩气和氢气的混合气体氛围中进行，其中，氩气占混合气体的95％，氢气占混合气体的5％。

7.权利要求1至6任一项所述的制备方法制备得到的分级多孔碳材料，该分级多孔碳材料具有丰富的微介孔；其中，所述微介孔包括柳叶形介孔和微孔，所述柳叶形介孔的总体积占所述微介孔的总体积的70％-80％，所述微孔的总体积占所述微介孔的总体积的20％-30％。

8.根据权利要求7所述的分级多孔碳材料，其特征在于：所述柳叶形介孔狭缝的长度为130-160nm，狭缝的宽度最长处为12-50nm；所述微孔直径为1.42-1.94nm。

9.根据权利要求7所述的分级多孔碳材料，其特征在于：该分级多孔碳材料比表面积为1100-1250m²·g^-1，孔体积为1.2-1.3cm³·g^-1。

10.一种活化的分级多孔碳材料的制备方法，其包括以下步骤：

将权利要求7所述的分级多孔碳材料与氢氧化钾混合，然后加水溶解，再进行干燥处理，接着进行活化处理，最后用盐酸溶液进行洗涤、离心干燥后得到活化的分级多孔碳材料；

其中，所述分级多孔碳材料与氢氧化钾的质量比为1:3。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述盐酸溶液浓度为1mol/L。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，活化处理的方法为：在氮气的气体氛围中，以4.5-5.5℃/min的速度升温至550-750℃，煅烧1.5-2.5h。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，活化处理的方法为：在氮气的气体氛围中，以5℃/min的速度升温至650℃，煅烧2h。

14.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，活化处理的方法为：在氮气的气体氛围中，以4.5-5.5℃/min的速度升温至550-750℃，煅烧1.5-2.5h。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，活化处理的方法为：在氮气的气体氛围中，以5℃/min的速度升温至650℃，煅烧2h。

16.权利要求10至15任一项所述的制备方法制备得到的活化的分级多孔碳材料，其特征在于：该活化的分级多孔碳材料具有丰富的微介孔结构；其中，所述微介孔包括柳叶形介孔和微孔，所述柳叶形介孔的总体积占所述微介孔的总体积的52％-83％，所述微孔的总体积占所述微介孔的总体积的17％-48％。

17.根据权利要求16所述的活化的分级多孔碳材料，其特征在于：所述柳叶形介孔狭缝的长度为130-160nm，狭缝的宽度最长处为12-50nm；所述微孔直径为1.42-1.94nm。

18.根据权利要求16所述的活化的分级多孔碳材料，其特征在于：该活化的分级多孔碳材料比表面积为786.5-1357m²·g^-1，孔体积为0.3596-1.490cm³·g^-1。

19.权利要求7所述的分级多孔碳材料作为电极材料在超级电容器上的应用，其特征在于：

所述分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在1A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为154.07-191.86F·g^-1；在20A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为137.71-150.53F·g^-1。

20.根据权利要求19所述的应用，其特征在于：所述分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在功率密度为1.2-102.37kW·kg^-1时，能量密度为17.06-31.21Wh·kg^-1。

21.根据权利要求19或20所述的应用，其特征在于：所述分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在5A·g^-1的电流密度下，经过10000次循环后比容量没有损失。

22.权利要求16所述的活化的分级多孔碳材料作为电极材料在超级电容器上的应用，其特征在于：

所述活化的分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在1A·g^-1的电流密度下，该活化的分级多孔碳材料的比容量为251.8-312.34F·g^-1；在20A·g^-1的电流密度下，该分级多孔碳材料的比容量为171.59-239.24F·g^-1。

23.根据权利要求22所述的应用，其特征在于：所述活化的分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在功率密度为1.19-98.55kW·kg^-1时，能量密度为13.69-50.43Wh·kg^-1。

24.根据权利要求22或23所述的应用，其特征在于：所述活化的分级多孔碳材料作为超级电容器的电极材料，在5A·g^-1的电流密度下，经过10000次循环后比容量没有损失。