[發明專利]一種多孔生物質基電極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202010087148.9
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111292966A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 任鵬剛;侯鑫;戴忠;任芳;靳彥嶺
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/26;H01G11/44
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 張皎

本發明公開了一種多孔生物質基電極材料的制備方法，具體為：首先，向雞蛋清中加入K₄Fe(CN)₆·3H₂O，攪拌，之后用電動打蛋器打散蛋清，冷凍干燥，得到冷凍干燥樣品；最后，將冷凍干燥樣品進行碳化，多孔生物質基電極材料。本發明使用蛋清作為碳源，經過一步法碳化，得到比表面積大、孔徑分布合理、雜原子摻雜含量高的多孔生物質基電極材料；另外，該方法簡易、新穎、綠色環保。

技術領域

本發明屬于電極材料制備技術領域，具體涉及一種多孔生物質基電極材料的制備方法。

背景技術

如今，能量需求量日益增長導致化石燃料的大量消耗，對環境造成了較大污染。世界各地的科學家們一直致力于開發新的可持續能源。雖然太陽能、風能、水能和地熱能這些能源可以實現清潔可再生，但由于自然因素往往不能達到預期的效果。因此需要實現能源有效的儲存并轉化，是科研人員亟待解決的問題。

超級電容器是介于傳統電容器和蓄電池之間的一種新型儲能裝置，其比電容通常為傳統電容器的數十倍至幾百倍，循環壽命可高達百萬次，容量遠遠高于傳統電容并能實現快速充放電。根據電容器作用原理不同，通常可以分為雙電層電容器和贗電容電容器兩大類。雙電層電容器的電極材料一般以碳基材料為主，由于碳基材料制備簡單、原料來源廣泛引起了科研工作者的關注。

生物碳基材料，由于具有原料來源廣泛、比表面積大，導電性好，化學穩定性等優點，已在雙電層電容器中得到廣泛研究。根據先前的研究，電極材料的優劣主要受電極材料比表面積、孔徑分布以及表面官能團的影響，也可以通過雜原子摻雜提高贗電容從而實現改善性能的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔生物質基電極材料的制備方法，制備出的電極材料具有大的比表面積及優異的電化學性能。

本發明所采用的技術方案是，一種多孔生物質基電極材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、向雞蛋清中加入K₄Fe(CN)₆·3H₂O，攪拌2-20min，之后用電動打蛋器打散蛋清，得到蛋清混合液；

步驟2、將經步驟1后得到的蛋清混合液進行冷凍干燥，得到冷凍干燥樣品；

步驟3、將經步驟2后得到的冷凍干燥樣品進行碳化，多孔生物質基電極材料。

本發明的特點還在于，

步驟1中，打散時間為2-10min。

步驟1中，雞蛋清與K₄Fe(CN)₆·3H₂O的質量比為10-200：1。

步驟2中，預冷溫度為-25℃，冷凍干燥時間為24h-80h。

步驟3中，碳化條件為：在空氣氛圍下，以0.5-5℃/min的速率升溫至250℃，保溫60-100min，通入氮氣，繼續保溫60-100min，再以3-10℃/min將溫度上升至600℃，保溫30-180min，之后繼續以5-20℃/min將溫度上升到1000℃，保溫30-180min，最后冷卻至室溫；氮氣的流量為40-60mL/min。

本發明的有益效果是：

本發明使用蛋清作為碳源，經過一步法碳化，得到比表面積大、孔徑分布合理、雜原子摻雜含量高的多孔生物質基電極材料；另外，該方法簡易、新穎、綠色環保。

附圖說明

圖1為本發明實施例1所得的多孔生物質基電極材料的掃描電鏡(SEM)圖；

圖2為對照組多孔生物質基電極材料的掃描電鏡(SEM)圖；