[發明專利]一種生物質基活性炭電極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610613715.3
• 申請日: 2016-07-30
• 公開（公告）號: CN107665777A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 楊儒;鄔良;李敏
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種生物質基活性炭電極材料的制備方法按以下步驟進行：

步驟1.生物質材料的氧化處理：將生物質原料置于80~100℃的去離子水中，蒸煮2~4 h，過濾脫水，用氧化劑溶液浸漬，氧化劑溶液濃度1%~20%，優選8%~15%，氧化處理2~5 h，處理溫度25~100℃，隨后用去離子洗滌、過濾脫除氧化劑；

步驟2. 上述步驟1中，氧化處理的生物質原料，進行有機胺與堿性化合物的混合溶液浸漬處理，混合溶液中有機胺：堿性化合物的摩爾比為1.0:0~1.0:4.0，優選1.0:1.0~1.0:4.0，浸漬10~24 h，70~100℃烘干，得到碳化前軀體；

步驟3.上述步驟2中，碳化前軀體的碳化：碳化前驅體置于管式氣氛爐中，500~600℃，在惰性氣體氣氛下碳化，惰性氣體流量100~300 ml/min，碳化時間1~3 h，管式氣氛爐自然降溫，研磨碳化產物，得到碳化物；

步驟4. 上述步驟3中，碳化物與活化劑的混合，按照活化劑與碳化物的重量比1.0:1.0~6.0:1.0，將碳化物與活化劑混合于去離子水中，攪拌1~3 h，80~100℃蒸發干燥，得到活化前驅體；

步驟5. 上述步驟4中，活化前驅體的活化：活化前驅體置于管式氣氛爐中，升溫至500~1000℃，優選500~800℃，最優選500~650℃，在惰性氣體氣氛中活化處理，惰性氣體流量100~300 ml/min，活化時間2~4 h，管式氣氛爐自然降溫，研磨產物，稀鹽酸洗滌、去離子水洗滌，直至pH值=7.0，過濾脫水干燥，即制得電極用活性炭材料；

步驟6. 應用：制備的活性炭作為超級電容器和離子電池的電極材料在不同電解液中進行電性能測試。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟1所述生物質材料包括木棉纖維、棉花纖維、大麻纖維、苧麻纖維、劍麻纖維、菌絲纖維、柳絮、楊絮、玉米芯、玉米秸稈、大麻桿、稻草、稻殼、花生殼。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟1所述的氧化劑包括雙氧水、次氯酸鈉、硫酸、硝酸的一種或者兩種以上以任意比例混合的混合物。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟2所述的有機胺包括乙二胺四乙酸（EDTA）、乙二胺四乙酸鈉、乙二胺四乙酸鐵鈉、檸檬酸銨、玫紅三羧酸銨、甲基咪草煙一種或者兩種以上以任意比例混合的混合物。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟2所述的堿性化合物包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉一種或者兩種以上以任意比例混合的混合物。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟3，5所述的惰性氣體包括氬氣、氖氣或氮氣。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟4所述的活化劑包括氫氧化鉀、碳酸鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸、氯化鋅、磷酸氫二銨中的一種或者兩種以上以任意比例混合的混合物。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟6所述的不同電解液包括KOH、Na₂SO₄、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[EMIm]BF₄）、H₂SO₄、雙吡咯烷螺環季銨鹽（SBP BF₄）。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟6所述的應用還應包括電池用電極材料與氣體吸附材料。