[發(fā)明專利]一種生物質多孔活性炭材料及其制備方法、應用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910630115.1
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110723736A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設計）人: 陳理;黃偉國;劉孝偉;徐志彬;吳永新
• 申請（專利權）人: 超威電源有限公司
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/342;C01B32/324;H01M4/62;H01M4/38;H01G11/34
• 代理公司: 33109 杭州杭誠專利事務所有限公司
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

本發(fā)明涉及儲能材料技術領域，為解決傳統(tǒng)生物質活性炭材料雜質較高、孔結構不可調控的問題，提供了一種生物質多孔活性炭材料及其制備方法、應用，所述生物質活性炭材料以葵花籽殼為原料，經清洗、干燥、炭化、粉碎、活化后，清洗干燥后制得。本發(fā)明的生物質多孔活性炭材料比表面積大、孔徑可調控，滿足超級電容器和鉛炭電池的需求，作為鉛炭電池負極添加劑，可以顯著改善負極硫酸鹽化、延長電池的循環(huán)壽命；制備方法原料易得，來源豐富，成本低，步驟簡單，便于工業(yè)化生產。

技術領域

本發(fā)明涉及儲能材料技術領域，尤其涉及一種生物質多孔活性炭材料及其制備方法、應用。

背景技術

活性炭按照原材料的不同分為生物質活性炭、煤質活性炭和石油基活性炭等幾種，因比表面積大、孔隙發(fā)達、價廉等特性而在國民經濟的諸多領域得到應用。活性炭的活化方法主要有化學活化法、物理活化法。化學活化法就是將各種碳源和藥品均勻混合后，于一定溫度下，進行炭化、活化、漂洗、烘干等過程。一般的活化藥品為強堿或者硫酸、磷酸等，能耗低，但是化學藥劑的污染嚴重，工藝耗時久。物理活化法是將炭化的原料和水蒸氣、氮氣、二氧化碳等在高溫下混合，繼而進行活化反應的過程，工藝相對簡單些，產品比表面積高，孔隙結構也發(fā)達，但是存在工藝時間久、能耗高、還具有一定的成分污染。

活性炭作為儲能材料的應用具有很好的應用前景，主要在雙電層電容器和鉛炭電池方面。鉛炭電池負極中添加活性炭主要是抑制負極硫酸鈉鹽化，延長電池的循環(huán)壽命，同時其對活性炭的性能要求也較高，需要高比表面積，可調控的孔容孔徑結構，同時雜質含量要在規(guī)定范圍內。那么生物質基活性炭因來源豐富、成本低廉、同時制備工藝簡單可控，具體很好的研究和應用價值。

目前生物基活性炭在鉛炭電池中應用比較廣泛的為稻殼基和椰殼基，其比表面積可達 2000m²/g，中國專利文獻上公開了“一種生物質基活性炭的制備方法”，申請公布號為CN109179410A，該發(fā)明制備所得稻殼基活性炭的比表面積高達2094.15m²/g，且活性炭表面具有豐富的孔徑結構。將此稻殼基活性炭用于苯系物的吸附脫除，其脫除率高達80.2％。但是，但該發(fā)明制得的生物質基活性炭雜質較多、孔結構不可調控，且制備工藝相對復雜，生產成本較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了克服傳統(tǒng)生物質活性炭材料雜質較高、孔結構不可調控的問題，提供了一種雜質含量少、孔結構可定向調控的生物質多孔活性炭材料。

本發(fā)明還提供了一種生物質多孔活性炭材料的制備方法，該方法原料易得，來源豐富，成本低，工藝步驟簡單，便于工業(yè)化生產。

本發(fā)明還提供了一種生物質活性炭材料在鉛炭電池和超級電容器中的應用。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種生物質多孔活性炭材料，所述生物質活性炭材料以葵花籽殼為原料，經清洗、干燥、炭化、粉碎、活化后，清洗干燥后制得。

本發(fā)明所述生物質多孔活性炭材料采用的炭源為葵花子殼，葵花子殼難以經濟化利用，原料來源豐富，成本低廉，與煤基、石油基活性炭相比，雜質含量低，成本低。

一種生物質多孔活性炭材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將葵花籽殼于去離子水中清洗，干燥；干燥溫度30～80℃，干燥時間為10～48h；

(2)將步驟(1)處理過的葵花籽殼進行炭化處理；

(3)將步驟(2)處理過的葵花籽殼進行研磨處理，得到葵花籽殼粉；

(4)在葵花籽殼粉中加入活化劑，于惰性氣體中進行活化處理，然后經去離子水清洗、干燥后制得生物質多孔活性炭材料。干燥之前，需要將活化后的活性炭清洗過濾至中性。