CN115321511B - 一种多孔碳材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多孔碳材料及其制备方法和应用。该多孔碳材料的制备方法包括以下步骤：使二甲基咪唑与硝酸钴水溶液混合反应，反应得到的产物依次经过第一次退火处理以及第二次退火处理，得到含钴碳材料；第二次退火处理的热处理温度大于第一次退火处理的热处理温度；含钴碳材料再依次经过酸洗过程以及在酸性体系中的水热处理，得到所述多孔碳材料。该制备方法采用简单的方法合成了具有网络结构的多孔碳材料，该方法反应过程简单、不需要大型的设备和苛刻的条件，对环境友好、成本低；通过简单的方法对材料结构进行调控，通过控制药品用量、温度等参数，充分利用多孔碳特殊的结构，实现了优异的储钾或储钠特性。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，涉及一种多孔碳材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，能源问题已成为全世界关注的焦点。石油、煤碳、天然气等化石能源储量急剧减少，另外这类能源过度使用导致的环境破坏、气候变化等问题，迫使人们将目光转向清洁能源。当代社会对新电池技术的需求不断增加，特别是对大规模固定电源的应用，需要更丰富的储备和更低的成本。锂离子电池(LIBs)的能量存储技术已发展成熟，自1991年商业化以来，主导便携式能量存储和传输的市场。但是锂的储量极大地阻碍了LIBs的大规模应用。锂储量目前仅为0.17％左右，地理分布有限。此外，锂金属的回收问题在未来10年仍不能完全解决，因此，开发锂离子电池的替代品迫在眉睫。其中钾/钠元素因其资源丰富、价格低廉有望代替锂元素，设计钾离子电池(PIBs)或钠离子电池(SIBs)作为LIBs的合理替代品，引起了研究者的极大兴趣。目前，已有大量的研究投入到对SIBs和PIBs的探索中，包括电极材料、电解液以及其他重要的电池组分。其中，碳材料由于来源丰富、成本低廉、稳定的物化性质、以及可控的结构等优势，目前已经成为最具有商业化前景的SIBs/PIBs的负极材料。然而，由于钾/钠离子的大尺寸，碳基负极材料较差电化学性能成为钾离子电池或钠离子电池应用的瓶颈。不同的碳材料在储钠/钾过程中仍然存在各自的难题。比如，石墨作为商业化锂离子电池的负极，但是储钠容量非常低，而储钾过程伴随严重的体积膨胀；软碳虽然较石墨有较高的储钠容量，但是缺乏平台容量，全电池的能量密度受到限制，而作为储钾的负极，软碳的层间距仍然不够满足高容量的需求；硬碳，虽然具有更高的储钠/钾容量，但是首周库仑效率较低，也会影响全电池的实际性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多孔碳材料及其制备方法和应用，从而通过简单便捷的方法实现具有网络结构的多孔碳材料的可控制备。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：使二甲基咪唑与硝酸钴水溶液混合反应，反应得到的产物依次经过第一次退火处理以及第二次退火处理，得到含钴碳材料；所述第二次退火处理的热处理温度大于第一次退火处理的热处理温度；
S2：所述含钴碳材料依次经过酸洗过程以及在酸性体系中的水热处理过程，得到所述多孔碳材料。
优选的，所述步骤S1中第一次退火处理的热处理温度为450～600℃/min。
优选的，所述步骤S1中第二次退火处理的热处理温度为700～1100℃/min优选的，所述步骤S2中采用盐酸或者硫酸对含钴碳材料进行酸洗过程。
优选的，所述步骤S2中的在酸性体系水热处理过程具体为：将硝酸加入酸洗干燥后的产物中，在60～80℃水热处理12～24h。
优选的，所述二甲基咪唑与硝酸钴的摩尔比为(4～32):1。
一种多孔碳材料，通过上述的制备方法制得。
优选的，所述的多孔碳材料的平均孔径为3～7nm。
上述的多孔碳材料在负极材料中的应用。
上述的负极材料在钾离子电池或钠离子电池中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
一种具有网络结构的多孔碳材料制备方法，通过二甲基咪唑与硝酸钴合成多孔碳前驱体材料，并依次经过两次温度逐渐升高的热退火处理，实现了多孔碳材料微观结构的调控，第一次退火对碳材料微观结构进行初步调控，第二次退火时，随着退火处理过程中温度的逐渐升高，多孔碳材料的结构有序度提高，缺陷数量不断减少，石墨片层厚度增加，有利于当该多孔碳材料作为钾离子或钠离子电池的负极材料时，钾离子或钠离子在石墨层间的嵌入脱出过程，有效提高了其电化学性能。在该制备方法中，两次退火处理后的样品经过酸洗过程以及酸性体系水热处理后，可有效去除多孔碳材料中的杂质以及金属钴，酸洗过程去除了多孔碳材料表面的金属钴，在酸性体系中水热处理有效去除了多孔碳材料内部的金属钴，两步结合实现了多孔碳材料中金属钴的彻底去除，因为金属钴不提供储能位点，金属钴的存在会影响电化学性能。该制备方法设计合理、操作便捷，反应过程简单、不需要大型的设备和苛刻的条件，对环境友好、成本低；通过梯度热处理的方式对材料微观结构进行调控，有效实现了多孔碳材料的可控合成。
一种多孔碳材料，通过本发明中的方法制得，多孔碳材料为碳纳米管与碳纳米线的相互交错形成的二维多孔碳网纳米板结构，该结构可有效提升材料内部的孔道结构，提升其比表面积，确保了该材料在作为电池的负极材料时，阳离子的嵌入和脱出过程，有效提高了电池容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中一种具有网络结构的多孔碳材料制备方法的工艺流程图；
图2为本发明中实施例1制备的网络结构的多孔碳材料的X射线衍射(XRD)图谱；
图3是本发明实施例1制备的网络结构的多孔碳材料的扫描电子显微图(SEM)；
图4是本发明实施例1制备的网络结构的多孔碳材料的透射电子显微图(TEM)；
图5是本发明实施例1制备的网络结构的多孔碳材料在钾离子电池中的倍率图；
图6是本发明实施例1制备的网络结构的多孔碳材料在钠离子电池中的倍率图；
图7是本发明实施例1制备的网络结构的多孔碳材料在钠离子电池中的长循环测试结果；
图8是本发明实施例1制备的网络结构的多孔碳材料在钠离子电池中的大电流密度下的倍率测试结果。
具体实施方式
为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
本发明提供了一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
S1：使二甲基咪唑与六水合硝酸钴水溶液混合超声反应1min，反应结束后，静置2h，10000r/min离心15min得到沉淀，将沉淀在60℃处理12h，使其完全干燥，该完全干燥后的产物为二维纳米片材料，将干燥后的沉淀依次经过第一次退火处理以及第二次退火处理，得到含钴碳材料。其中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为(4～32):1。
其中，步骤S1中第一次退火处理的具体过程为：将干燥后的沉淀在Ar气氛下以2℃/min升温至450～600℃/min，保温4h，然后自然降至室温。
第二次退火处理的具体过程为：将完成第一次退火处理的产物在Ar气氛下以2～5℃/min升温至700～1100℃/min，保温4h，然后以2℃/min降温至200～600℃/min，然后自然降至室温。
S2：将上述含钴碳材料依次经过酸洗过程以及酸性体系水热处理，得到本发明中的多孔碳材料；
其中，酸洗过程具体为采用质量分数为20％的盐酸或质量分数为20％的硫酸进行酸洗，酸洗后水洗至中性，并在鼓风干燥箱中60℃处理12h，使其完全干燥；
酸性体系水热处理过程具体为：将硝酸加入酸洗干燥后的产物中，此处硝酸为分析纯浓硝酸，其质量分数为65％，然后在60～80℃水热处理12～24h，然后水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃处理12h，直至完全干燥，得到所述具有网络结构的多孔碳材料。
根据本发明的制备方法制得的多孔碳材料包括碳纳米管以及碳纳米线，该多孔碳材料为碳纳米管与碳纳米线的相互交错结构。
采用本发明中的多孔碳材料作为钾离子电池以及钠离子电池的负极材料，其中，钠离子电池在50mA g-1的电流密度下经500次循环后，容量保持率为80％～93％，首次库伦效率为20％～55％；钾离子电池在不同电流密度下仍能保持良好的倍率性能。
本发明的制备方法采用简单的方法合成了具有网络结构的多孔碳材料，该方法反应过程简单、不需要大型的设备和苛刻的条件，对环境友好、成本低；通过简单的方法对材料结构进行调控，通过控制药品用量、温度等参数，充分利用多孔碳特殊的结构，实现了优异的储钾或储钠特性。
根据本发明制备方法制备的具有网络结构的多孔碳材料具有较大的比表面积，较高的暴露活性位点，足够的开放区域以及便捷的电子传输路径。通过金属有机框架化合物为前驱体制备的硬碳材料具有分级多孔结构，提供了丰富的活性储钾或储钠的位点，缩短钾离子或钠离子的扩散迁移路径，进一步提高储钾容量或钠容量。通过调节前驱体碳化温度可以达到调控微观结构的目的，随着退火碳化温度的提高，材料的有序度提高，缺陷数量不断减少，石墨片层厚度增加，有利于钾离子或钠离子在石墨层间的嵌入脱出过程，增加电池平台容量，将本发明的多孔碳材料应用在钾电池或钠电池中具有良好的电化学性能。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。
实施例1
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将0.4mol/L二甲基咪唑加入到0.025mol/L六水合硝酸钴水溶液中，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后的溶液以10000r/min的速度离心15min，倒掉上清，得到紫色沉淀，并将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的二维纳米片材料在Ar气氛下先以2℃/min的升温速率升温至450℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以2℃/min的升温速率升温到1100℃/min，保温4h，再以2℃/min降温到600℃/min，最后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％盐酸处理，水洗至中性，然后在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将盐酸处理后样品加入浓硝酸，80℃水热处理12h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。
本实施例制备的一种具有网络结构的多孔碳材料的X射线衍射(XRD)图谱结果如图2所示，从图2可以看出，24°的衍射峰对应无序碳中石墨样结构的(002)晶面的衍射，44°均存在较弱衍射峰，对应于石墨(100)晶面的衍射，该XRD测试结果表明多孔碳材料成功制备。
本实施例制备的一种具有网络结构的多孔碳材料的扫描电子显微图(SEM)如图3所示，由图3可以看出，本发明合成的多孔碳材料为由若干网络结构组成的碳板结构。同时，本实施例制备的一种具有网络结构的多孔碳材料的透射电子显微图(TEM)见图4，从图4可以看出，生成的样品形貌表现为聚集密集的纳米片，在这些层片的堆叠下，形成众多大小不一的或开放或闭合的微孔结构，同时其内孔的平均孔径为5nm，该孔道结构增大了与电解液的接触面积，增加了反应活性位点，有利于反应的进行。
将本实施例所制备的一种具有网络结构的多孔碳材料应用在钾离子电池或钠离子电池上，并进行电化学性能测试，其中，钾离子电池的倍率性能测试见图5，由图可以看出，钾离子电池在不同电流密度下具有良好的倍率性能。钠离子电池的倍率性能测试见图6、7，由图6可以看出，电流密度从500mA g-1回到25mA g-1时，钠离子电池基本能恢复其初始比容量，具有优异的倍率性能；同时，从图7可以看出，在50mA g-1的电流密度下经500圈循环后，容量保持率为92.7％，首次库伦效率为55.3％。综上，该多孔碳材料在钾离子电池或钠离子电池中均具有良好的电化学性能，尤其是在钠离子电池中，在高电流密度(100mA g-1～1600mA g-1)下仍能保持优异的倍率性能，如图8所示。
实施例2
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将0.4mol/L二甲基咪唑加入到0.025mol/L六水合硝酸钴水溶液中，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后的溶液以10000r/min的速度离心15min，倒掉上清，得到紫色沉淀，并将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的二维纳米片材料在Ar气氛下先以2℃/min的升温速率升温至450℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以2℃/min的升温速率升温到900℃/min，保温4h，再以2℃/min降温到600℃/min，最后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％盐酸处理，水洗至中性，然后在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将盐酸处理后样品加入浓硝酸，80℃水热处理12h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h。本实施例制备的一种具有网络结构的多孔碳材料的X射线衍射(XRD)图谱结果如图2所示。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为3nm。
实施例3
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将0.4mol/L二甲基咪唑加入到0.025mol/L六水合硝酸钴水溶液中，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后溶液以10000r/min的速度离心15min，倒掉上清，得到紫色沉淀，并将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的纳米片材料在Ar气氛下先2℃/min升温到450℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以5℃/min的升温速率升温到1100℃/min，保温1h，再以2℃/min的降温速率降温到600℃/min，自然降温，最后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％盐酸处理，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将盐酸处理后样品加入浓硝酸，80℃水热处理12h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。本实施例制备的一种具有网络结构的多孔碳材料的X射线衍射(XRD)图谱结果如图2所示。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为3.4nm。
实施例4
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将二甲基咪唑加入到六水合硝酸钴水溶液中，其中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为4:1，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后溶液以10000r/min的速度离心15min，将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的纳米片材料在Ar气氛下先2℃/min升温到500℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以4℃/min的升温速率升温到700℃/min，保温4h，再以2℃/min的降温速率降温到500℃/min，自然降温，最后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％硫酸处理，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将硫酸处理后的样品加入浓硝酸中，80℃水热处理12h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为3.7nm。
实施例5
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将二甲基咪唑加入到六水合硝酸钴水溶液中，其中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为8:1，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后溶液以10000r/min的速度离心15min，将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的纳米片材料在Ar气氛下先2℃/min升温到550℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以3℃/min的升温速率升温到800℃/min，保温4h，再以2℃/min的降温速率降温到400℃/min，然后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％硫酸处理，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将硫酸处理后的样品加入浓硝酸中，60℃水热处理12h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为4nm。
实施例6
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将二甲基咪唑加入到六水合硝酸钴水溶液中，其中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为10:1，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后溶液以10000r/min的速度离心15min，将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的纳米片材料在Ar气氛下先2℃/min升温到600℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以2℃/min的升温速率升温到900℃/min，保温4h，再以2℃/min的降温速率降温到300℃/min，然后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％盐酸处理，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将盐酸处理后的样品加入浓硝酸中，64℃水热处理15h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为4.6nm。
实施例7
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将二甲基咪唑加入到六水合硝酸钴水溶液中，其中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为20:1，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后溶液以10000r/min的速度离心15min，将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的纳米片材料在Ar气氛下先2℃/min升温到600℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以2℃/min的升温速率升温到1000℃/min，保温4h，再以2℃/min的降温速率降温到200℃/min，然后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％盐酸处理，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将盐酸处理后的样品加入浓硝酸中，70℃水热处理13h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为5.3nm。
实施例8
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将二甲基咪唑加入到六水合硝酸钴水溶液中，其中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为25:1，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后溶液以10000r/min的速度离心15min，将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的纳米片材料在Ar气氛下先2℃/min升温到600℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以2℃/min的升温速率升温到1100℃/min，保温4h，再以2℃/min的降温速率降温到200℃/min，然后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％盐酸处理，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将盐酸处理后的样品加入浓硝酸中，70℃水热处理20h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为6.1nm。
实施例9
一种多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将二甲基咪唑加入到六水合硝酸钴水溶液中，其中二甲基咪唑与六水合硝酸钴的摩尔比为32:1，超声1min，得到均匀溶液，静置2h；将静置后溶液以10000r/min的速度离心15min，将沉淀置于鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到二维纳米片；
步骤二：将获得的纳米片材料在Ar气氛下先2℃/min升温到450℃/min，保温4h，自然降至室温；然后以2℃/min的升温速率升温到1100℃/min，保温4h，再以2℃/min的降温速率降温到250℃/min，然后自然降至室温，得到含钴金属的碳材料；
步骤三：将得到的含钴金属的碳材料用20％盐酸处理，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h；将盐酸处理后的样品加入浓硝酸中，75℃水热处理15h后，水洗至中性，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到具有网络结构的多孔碳材料。本实施例制得的多孔碳材料的平均孔径为7nm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：使二甲基咪唑与硝酸钴水溶液混合反应，反应得到的产物依次经过第一次退火处理以及第二次退火处理，得到含钴碳材料；所述第二次退火处理的热处理温度大于第一次退火处理的热处理温度；
S2：所述含钴碳材料依次经过酸洗过程以及在酸性体系中的水热处理过程，得到所述多孔碳材料；
所述步骤S1中二甲基咪唑与硝酸钴水溶液混合反应过程具体为：超声反应1min，反应结束后，静置2h；
所述步骤S1中第一次退火处理的热处理温度为450~600℃/min；
所述步骤S1中第二次退火处理的热处理温度为700~1100℃/min；
所述多孔碳材料为碳纳米管与碳纳米线的相互交错形成的二维多孔碳网纳米板结构。
2.根据权利要求1所述的一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中采用盐酸或者硫酸对含钴碳材料进行酸洗过程。
3. 根据权利要求1所述的一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的在酸性体系水热处理过程具体为：将硝酸加入酸洗干燥后的产物中，在60~80℃水热处理12~24 h。
4.根据权利要求1所述的一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述二甲基咪唑与硝酸钴的摩尔比为(4~32):1。
5.一种多孔碳材料，其特征在于，通过权利要求1~4中任意一项所述的制备方法制得。
6.根据权利要求5所述的一种多孔碳材料，其特征在于，所述的多孔碳材料的平均孔径为3~7nm。
7.权利要求5~6中任意一项所述的多孔碳材料在负极材料中的应用。
8.权利要求7中所述的负极材料在钾离子电池或钠离子电池中的应用。
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