[發(fā)明專(zhuān)利]一種氮摻雜生物炭及制備方法和應(yīng)用以及電極和制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011153111.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112420402B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王爽;袁川;曹斌;李培君;胡亞敏;錢(qián)黎黎;鐘珊;李斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01G11/86
• 分類(lèi)號(hào): H01G11/86;H01G11/32;H01G11/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種氮摻雜生物炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）富氮水相制備：將藻類(lèi)生物質(zhì)、反應(yīng)添加劑與去離子水放入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度為195-285℃，升溫速率為3.5-8.2℃/min，反應(yīng)時(shí)間為0.5-2.5h，反應(yīng)結(jié)束后去除產(chǎn)物中的固體顆粒與生物油，獲得富氮水相；

2）氮摻雜生物焦的制備：將富氮水相與陸生生物質(zhì)放入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，待反應(yīng)

結(jié)束后將反應(yīng)釜中的固態(tài)產(chǎn)物取出并洗去表面的有機(jī)物，得到氮摻雜生物焦；

3）氮摻雜生物焦的活化：將氮摻雜生物焦與活化劑充分混合，并在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)

行活化，待活化反應(yīng)結(jié)束后即得到氮摻雜生物炭；

4）氮摻雜生物炭的處理：將步驟3）中得到的氮摻雜生物炭洗滌至中性，干燥后得到能

夠用于超級(jí)電容的氮摻雜生物炭。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮摻雜生物炭的制備方法，其特征在于，所述步驟1）中，反應(yīng)過(guò)程中藻類(lèi)生物質(zhì)使用干燥的藻粉，包括大型海藻或微藻；所述反應(yīng)添加劑包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、尿素、三聚氰胺、硫酸、磷酸、鹽酸、甲酸、乙酸中的一種或幾種的組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮摻雜生物炭的制備方法，其特征在于，所述藻類(lèi)生物質(zhì)在水熱過(guò)程中藻粉質(zhì)量與去離子水的比例為2g/40ml-6g/40ml；

當(dāng)反應(yīng)添加劑為固體時(shí)，添加劑的質(zhì)量與藻類(lèi)生物質(zhì)的質(zhì)量比例為0-10%；

當(dāng)反應(yīng)添加劑為液體時(shí)，添加劑的體積與藻類(lèi)生物質(zhì)的比例為0-2ml/1g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮摻雜生物炭的制備方法，其特征在于，所述步驟2）中，陸生生物質(zhì)為干燥的粉末狀，陸生生物質(zhì)包括竹子、稻殼、秸稈、木屑、樹(shù)葉中的一種或幾種的組合；

陸生生物質(zhì)的添加量與富氮水相的比例為1g/40ml-6g/40ml；反應(yīng)溫度為175-280℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5h-3.5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮摻雜生物炭的制備方法，其特征在于，所述步驟3）中，氮摻雜生物焦與活化劑的質(zhì)量比為1:(1.5-8)，活化溫度為600-900℃；升溫速率為3.5-8.5℃/min，達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后保持0.5-2.5h；

所述活化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氯化鋅、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉中的一種或幾種的組合。

6.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述氮摻雜生物炭的制備方法得到的氮摻雜生物炭。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述氮摻雜生物炭在制備超級(jí)電容器電極材料中的應(yīng)用。

8.一種利用權(quán)利要求6所述的氮摻雜生物炭制備超級(jí)電容器電極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將氮摻雜生物炭、導(dǎo)電乙炔黑和聚四氟乙烯微粒按(7-9)：(1-1.5)：(1-1.5)的比例混勻，利用1-甲基-2-吡咯烷酮混合均勻，制得漿料，將漿料均勻涂在泡沫鎳上，經(jīng)擠壓制成超級(jí)電容器電極材料。

9.一種利用權(quán)利要求8所述氮摻雜生物炭制備超級(jí)電容器電極材料的方法制備得到的電極。