[發明專利]一種基于花生麩的超級電容器電極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010572369.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111675217A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 樊新;李良爍;鄧酩;秦琳
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/342;C01B32/324;H01G11/44;H01G11/34
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 謝秀娟

本發明公開了一種基于花生麩的超級電容器電極材料及其制備方法和應用,屬于超級電容器技術領域，所述超級電容器電極材料是以花生麩粉為原料，以氫氧化鉀和尿素為活化劑制備而成。制備方法為首先將花生麩干燥后，粉碎制備得到花生麩粉，將花生麩粉與KOH、尿素以一定比例混合，經脫水、碳化得到生物質碳材料。本發明的生物質碳具有豐富的孔道結構和高石墨化程度，將上述生物質碳材料作為超級電容器電極材料，具有比電容量高、可逆性和導電性好的特點。同時，本發明的原材料來源廣，不僅有利于解決能源短缺問題，還能有效的降低電極材料成本；制作流程簡單，使用安全，易于控制及規?；?。

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，特別是涉及一種基于花生麩的超級電容器電極材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著科技進步以及社會文明程度的提高，能源問題現已成為社會綠色可持續發展戰略的核心，極大的推進了能源科技發展。自二十一世紀以來，日益短缺的能源以及惡化嚴重的環境促使人們不斷探尋高效的、清潔的能源供應體系，化學儲能也因此逐漸成為全球性的研究熱點。在眾多化學儲能裝置中，超級電容器因其安全、高效，可持續的特點得到了廣泛的應用。雙電層超級電容器由兩個插入電解液中的極化電極構成，極化電極包括活性電極材料(如活性炭)和集流體。因而雙電層電容器的性能好壞極大程度的取決于其所采用的活性電極材料的性能。如何制備具有高比表面積、良好的電化學特性、價格低廉等優點的活性電極材料成了廣大學者鉆研的課題。近年來由于電動交通工具(如新能源汽車)和儲能電網的迅速發展，對高容量和高能量密度的電化學儲能裝置提出了迫切要求，以綠色生物質碳材料作為碳源的水性超級電容器得到了廣泛研究。比如：“一種回收工業廢棄油漆渣制備超級電容器電極材料的方法”(CN110112003A)專利技術，是利用工業廢棄油漆渣作為原料，經過粉碎、洗滌、干燥后在惰性氣體保護下高溫炭化，然后用硝酸進行活化，最后用氫氟酸潤洗后制得適用于超級電容器的多孔活性碳材料。上述方法的缺點是：1、油漆渣中富含多種有機化合物，由于相互作用，常表現出毒性、刺激性，長時間接觸易引起機體免疫水平失調，影響中樞神經系統等；2、油漆渣所含雜質較多，清洗困難且步驟冗雜，不利于工業化生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于花生麩的超級電容器電極材料及其制備方法和應用，以解決現有技術中存在的碳基電極材料比電容量低、可逆性差和導電性差、不環保以及以綠色生物質碳材料為原料的電極材料來源不廣、價格貴，不利于工業化生產的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種基于花生麩的超級電容器電極材料，所述超級電容器電極材料是以花生麩粉為原料，以氫氧化鉀和尿素為活化劑制備而成。

進一步地，所述花生麩粉、氫氧化鉀和尿素的質量比為1:(1-2):(1-2)。

本發明還提供一種上述基于花生麩的超級電容器電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將花生麩沖洗干凈后干燥；

(2)將干燥后的花生麩粉碎，過200目篩網，再次干燥處理，得花生麩粉；

(3)將花生麩粉與氫氧化鉀、尿素混合，并加入蒸餾水攪拌，干燥。

(4)在氬氣氛圍中，將干燥后的混合物進行熱處理，自然冷卻至室溫，得到黑色產物。

(5)用HCl將產物洗至無氣泡產生，隨后用水洗滌至中性,清洗后的產物在60℃下真空干燥，得到目標產物多孔生物質碳。

進一步地，步驟(1)中，干燥溫度為90-110℃，干燥時間為24-36小時。

進一步地，步驟(2)中，干燥溫度為80-100℃，干燥時間為24-36小時。

進一步地，步驟(2)中熱處理的溫度為800℃，時間為2h。

進一步地，步驟(4)中，升溫速率為4℃/min。