[發明專利]一種利用甘蔗渣制備超級電容器碳氣凝膠的方法

有效

• 申請號: 201410111598.1
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103839699A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 劉宏;郝品;趙振環;桑元華
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/44;H01G11/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

1.一種利用甘蔗渣制備超級電容器碳氣凝膠的方法，步驟是：

（1）利用甘蔗渣制備去除木質素和半纖維素的纖維素粉，

（2）再利用纖維素粉制得纖維素氣凝膠，

（3）碳化纖維素氣凝膠，得到碳氣凝膠，

（4）活化碳氣凝膠，得到超級電容器碳氣凝膠；

其特征在于：

步驟（1）所述利用甘蔗渣制備去除木質素和半纖維素的纖維素粉的方法是：將甘蔗渣洗凈于50℃干燥后磨碎，放入濃度為4-6wt%的NaOH溶液中并于80℃下攪拌4-6h，然后用去離子水將其抽濾洗至中性后，放入體積比為1:1的亞氯酸鈉/冰醋酸的混合液中攪拌10-12h，再用去離子水將其抽濾洗至中性，置80℃干燥后即得到去除木質素和半纖維素的纖維素粉；

步驟（2）所述再利用纖維素粉制得纖維素氣凝膠的方法是：將步驟（1）得到的纖維素粉以質量分數為3-7wt%的比例加入到NaOH與尿素和水的質量比為3.75:5.75:40.5的NaOH/尿素的水溶液中，攪拌2-3h，然后將其置于-20℃冷凍10-12h后室溫下解凍并攪拌至透明，得到溶膠；將制備的溶膠于室溫放置24h后，得到凝膠；將得到的凝膠放入去離子水中并于25-50℃再生2-4h，將再生后的凝膠于-80℃冷凍10-12h，然后放入冷凍干燥機中干燥48-52h，即得到纖維素氣凝膠；

步驟（3）所述碳化纖維素氣凝膠，得到碳氣凝膠的方法是：將步驟（2）得到的纖維素氣凝膠放入管式爐中在N₂保護氣氛下以3℃/min的升溫速度于700-1000℃碳化2-4h，即得到碳氣凝膠；

步驟（4）所述活化碳氣凝膠，得到超級電容器碳氣凝膠的方法是：將步驟（3）得到的碳氣凝膠研磨成粉后，以NaOH與碳氣凝膠的質量比為3:1-5:1的量將制得的碳氣凝膠粉加入到濃度為4-6wt%的NaOH溶液中，攪拌2-3h，得到碳氣凝膠與NaOH的混合液；然后將其于80℃干燥直至混合液中水分完全蒸發，再轉入管式爐中在N₂保護氣氛下以5℃/min的升溫速度于700-1000℃活化2-3h；用去離子水將活化后的碳氣凝膠抽濾洗至中性，置50℃干燥后即得到了具備三維多級孔結構的超級電容器碳氣凝膠。

2.根據權利要求1所述利用甘蔗渣制備超級電容器碳氣凝膠的方法，其特征在于：步驟（2）所述凝膠放入去離子水中并于45-50℃再生2h。

3.根據權利要求1所述利用甘蔗渣制備超級電容器碳氣凝膠的方法，其特征在于：步驟（3）所述碳化溫度是800℃。

4.根據權利要求1所述利用甘蔗渣制備超級電容器碳氣凝膠的方法，其特征在于：步驟（4）所述NaOH與碳氣凝膠的質量比為4:1。

5.根據權利要求1所述利用甘蔗渣制備超級電容器碳氣凝膠的方法，其特征在于：步驟（4）所述活化溫度是700-900℃。