[發(fā)明專利]用于超級(jí)電容器電極材料的馬鈴薯基多孔碳材料制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910219707.4
• 申請(qǐng)日: 2019-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109734085A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉卯成;錢(qián)學(xué)智;朱豪焱;楊俊旋;袁銘健;孔令斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/318
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/318;C01B32/348;H01G11/44;H01G11/34
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

用于超級(jí)電容器電極材料的馬鈴薯基多孔碳材料制備方法，以馬鈴薯為原料，去皮后經(jīng)氫氧化鉀溶液浸泡，將傳統(tǒng)碳材料制備方法中的高溫碳化和化學(xué)活化相結(jié)合，在馬鈴薯被高溫碳化的同時(shí)，氫氧化鉀對(duì)其原位活化，一步法獲得具有優(yōu)越電化學(xué)性能的多孔碳材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于超級(jí)電容器電極材料的馬鈴薯基多孔碳材料的制備技術(shù)。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器具有高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、快速充放電的特征，是一類(lèi)介于二次電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型能量?jī)?chǔ)存裝置。多孔碳具有大的比表面積、高的電導(dǎo)率、豐富的孔徑結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，是目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的超級(jí)電容器電極材料。目前多孔碳主要由杏殼、椰子殼、稻殼等生物質(zhì)碳源經(jīng)高溫碳化和化學(xué)活化而制備得到，由于高溫碳化和化學(xué)活化分兩步進(jìn)行，因此工藝復(fù)雜，制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于超級(jí)電容器電極材料的馬鈴薯基多孔碳材料的制備方法。

本發(fā)明是用于超級(jí)電容器電極材料的馬鈴薯基多孔碳材料制備方法，將馬鈴薯去皮后切塊，用0.5~1.5 mol/L的KOH溶液中浸泡10 min ~4 h后100 ℃干燥，經(jīng)碳化和化學(xué)活化后一步制得用于超級(jí)電容器電極材料的多孔碳材料，其具體步驟為：

（1）將馬鈴薯去皮后用蒸餾水清洗，切成小方塊；

（2）將步驟（1）中所得鈴薯塊轉(zhuǎn)移至KOH溶液中浸泡10 min~4 h；

（3） 將浸泡好的馬鈴薯塊放置于玻璃培養(yǎng)皿中，移入100℃干燥箱中干燥；

（4）將干燥好的馬鈴薯塊轉(zhuǎn)移至坩堝中，并置于管式爐中，用真空泵機(jī)組將管式爐中的空氣抽出，使管式爐中氣壓為低于30 Pa的真空狀態(tài)；

（5）向管式爐中通入惰性氣體至常壓，打開(kāi)排氣閥，用氣體流量計(jì)控制氣體流速為70~80 mL/min，持續(xù)通入惰性氣體；

（6）以3 ℃/min升溫速率使管內(nèi)溫度上升至600 ℃，保溫2 h；

以2 ℃/min升溫速率使管內(nèi)溫度上升至800 ℃，保溫2 h；

（7）步驟（6）結(jié)束后以3 ℃/min降溫速率使管式爐內(nèi)溫度降至室溫，取出樣品；

（8）將步驟（7）中所制備的碳材料放置于剛玉研缽中研磨成粉末；

（9）將步驟（9）研磨好的碳材料放置布氏漏斗中，用蒸餾水清洗至中性；

（10）將步驟（9）所得碳材料移入玻璃培養(yǎng)皿，置于干燥箱干燥，即可得到可用于超級(jí)電容器電極材料的馬鈴薯基多孔碳材料。

本發(fā)明以馬鈴薯為原料，去皮后經(jīng)氫氧化鉀溶液浸泡，將傳統(tǒng)碳材料制備方法中的高溫碳化和化學(xué)活化相結(jié)合，在馬鈴薯被高溫碳化的同時(shí)，氫氧化鉀對(duì)其原位活化，一步法獲得具有優(yōu)越電化學(xué)性能的多孔碳材料。區(qū)別于目前多孔碳材料的主流制備方法，本發(fā)明中的馬鈴薯基多孔碳材料為一步法制備得到多孔碳材料，是對(duì)已有制備技術(shù)的重要革新和補(bǔ)充。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是用于超級(jí)電容器電極材料的馬鈴薯基多孔碳材料制備方法，將馬鈴薯去皮后切塊，用0.5~1.5 mol/L的KOH溶液中浸泡10 min ~4 h后100 ℃干燥，經(jīng)碳化和化學(xué)活化后一步制得用于超級(jí)電容器電極材料的多孔碳材料，其具體步驟為：

（1）將馬鈴薯去皮后用蒸餾水清洗，切成小方塊；

（2）將步驟（1）中所得鈴薯塊轉(zhuǎn)移至KOH溶液中浸泡10 min~4 h；

（3） 將浸泡好的馬鈴薯塊放置于玻璃培養(yǎng)皿中，移入100℃干燥箱中干燥；