2.2　多级孔碳材料概述

多级孔碳（hierarchically porous carbon，简称HPC）材料是继单一孔碳材料出现后产生的新一代多孔碳材料。目前研究较多的是微孔-介孔碳材料、介孔-大孔碳材料以及微孔-介孔-大孔碳材料。典型的具有微孔、介孔和大孔结构的多级孔碳材料的结构示意图如图2.2所示。结合不同孔隙结构的碳材料不仅具有单一孔材料的特性，而且具有更大的比表面积和发达的多级孔隙结构，多级孔协同作用使其在各应用领域具有优于单一孔隙结构碳材料的优异特性。比如，对于微孔-介孔碳材料，可以同时弥补微孔材料孔径小和介孔材料杂原子活性中心不稳定的缺陷，从而在大分子催化裂化和大分子催化氧化等方面展示了巨大的优势；对于介孔-大孔碳材料，介孔可以提供发达的比表面积和较大的孔容，大孔具有非常优良的通过性，有效提高了物质在其中的传输效率，且通过改性等手段可以增强选择性，从而使其在大分子吸附、催化剂载体以及能量存储等领域都具有潜在的应用价值。因此，不同孔道结构的组合结构使得多级孔碳材料与传统的单一孔碳材料相比具有明显的优势和实际应用价值。

图2.2　典型的具有微孔、介孔和大孔结构的多级孔碳材料的结构示意图^［1］

近年来，对于多级孔碳材料的研究涉及原料的选择与调变、制备工艺的研究与开发、产品微观结构的调控以及材料物理化学性能的研究等方面，如何将多级孔碳材料的优势最大化的发挥，进而拓展其应用领域是研究的最终目标所在，而实现该目标的关键是如何实现孔道结构的多级化调控。到目前为止，人们已经利用不同的合成方法制备得到了形貌结构多样的多级孔碳材料。