有序介孔碳的研究越来越广泛，红宝石电容加快离子迁移速率

有序介孔碳材料的研究进展多孔碳材料因其高的比表面积、良好的导电性和丰富的孔隙结构被广泛应用于多种领域，例如催化剂载体、气体吸附剂和储能材料等，根据国际理论化学与应用化学联合会(IUPAC)对材料孔径的相关规定：当孔径小于2nm时被称为微孔，孔径介于2～50nm时被称为介孔，孔径大于50nm时被称为大孔；而多孔炭材料又根据自身孔径的大小分为微孔材料、介孔材料、大孔材料和分级多孔材料等，当多孔碳材料被应用于储能领域用作电极材料时，不同的孔径具有不同的应用特性，众多研究表明：大量微孔存在的碳材料有着较大的比表面积，在低电流密度下可以更好地与电解液相接触，一定程度上提升材料的比容量；相较于微孔，红宝石电容介孔材料中离子的扩散限制变小，可以在充放电过程中提供快速的电解质离子的传输通道，加快离子迁移速率；具有开放空间的大孔有利于缩短离子的传输路径，大容量大孔的存在可以作为离子的缓冲储存器，提高材料在大电流密度下的电化学性能，有序介孔碳材料的孔径可控制在2～50nm的范围内，孔道均匀有序，孔径可调，同时也有着高的比表面积和电化学稳定性，成为锂离子电容器电极材料中具有潜力的候选者，最早于1992年，Mobil研发公司通过二氧化硅和阳离子表面活性剂的自组装成功合成了有序介孔二氧化硅(Ordered Mesoporous Silica,OMS)，简称MCM-41，实现了纳米多孔材料领域的真正突破，随后通过改变不同的表面活性剂制备了一系列的有序介孔二氧化硅材料，从此开启了人们对介孔材料研究的大门，随后，在1998年，赵东元课题组成功地使用聚合物模板代替了表面活性剂模板，在酸性条件下，以原硅酸四乙酯为无机离子前驱体，制备了孔径均匀的有序六方介孔二氧化硅结构的介孔分子筛(SBA-15)，该分子筛的合成，进一步推动了当时有序介孔材料的发展，为有序介孔碳的发展奠定了基础，1999年，以蔗糖为碳前驱体，MCM-48二氧化硅为硬模板，选用合适的无机催化剂，采用液相浸渍法首次合成了有序介孔碳CMK-1，其比表面积约为1380m2/g，后来更换分子筛模板SBA-15合成了有序介孔碳CMK-3，此后，科研工作者对有序介孔碳的研究也越来越广泛，经过20多年的不断发展，有序介孔碳材料凭借其自身孔道规整、孔径可调、结构可控、比表面积大等优良的特性被广泛应用于多种领域。1.有序介孔碳材料的合成有序介孔碳主要通过模板法进行合成，利用模板剂自身结构的空间限域作用，可以高效地合成不同孔径的有序介孔碳，也会较好地复制出模板剂高度稳定有序的结构，红宝石电容有序介孔碳早期的合成采用硬模板法，通常要将孔道分布均匀且热稳定性好的刚性材料用作模板，通过液相浸渍等方法将前驱体置于模板中，通过模板的限域作用使得前驱体在模板中反应后完整地复制出其结构，硬模板法的合成方法可简要概括为以下几步：1）制备孔道规整均匀，热稳定性好的硅基分子筛作为硬模板剂；2）选择合适的碳源作为前驱体填充到模板的孔道内形成复合材料；3）将上述复合材料进行高温热解碳化。