2.2　多級孔碳材料概述

多級孔碳（hierarchically porous carbon，簡稱HPC）材料是繼單一孔碳材料出現后產生的新一代多孔碳材料。目前研究較多的是微孔-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、介孔和大孔結構的多級孔碳材料的結構示意圖如圖2.2所示。結合不同孔隙結構的碳材料不僅具有單一孔材料的特性，而且具有更大的比表面積和發達的多級孔隙結構，多級孔協同作用使其在各應用領域具有優于單一孔隙結構碳材料的優異特性。比如，對于微孔-介孔碳材料，可以同時彌補微孔材料孔徑小和介孔材料雜原子活性中心不穩定的缺陷，從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優勢；對于介孔-大孔碳材料，介孔可以提供發達的比表面積和較大的孔容，大孔具有非常優良的通過性，有效提高了物質在其中的傳輸效率，且通過改性等手段可以增強選擇性，從而使其在大分子吸附、催化劑載體以及能量存儲等領域都具有潛在的應用價值。因此，不同孔道結構的組合結構使得多級孔碳材料與傳統的單一孔碳材料相比具有明顯的優勢和實際應用價值。

圖2.2　典型的具有微孔、介孔和大孔結構的多級孔碳材料的結構示意圖^［1］

近年來，對于多級孔碳材料的研究涉及原料的選擇與調變、制備工藝的研究與開發、產品微觀結構的調控以及材料物理化學性能的研究等方面，如何將多級孔碳材料的優勢最大化的發揮，進而拓展其應用領域是研究的最終目標所在，而實現該目標的關鍵是如何實現孔道結構的多級化調控。到目前為止，人們已經利用不同的合成方法制備得到了形貌結構多樣的多級孔碳材料。