[發明專利]一種多孔炭/Ni(OH)2

在審

• 申請號: 202110146896.4
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112908721A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 樊新;周芳瑩;李良爍;陳柳婷;黎燦燦;黎思思;秦琳;鄧酩
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/34;H01G11/44;H01G11/24;H01G11/86
• 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: 王穎

本發明公開一種多孔炭/Ni(OH)₂復合電極材料及其制備方法。本發明以銀杏葉為原料，先將其制成銀杏葉粉，然后加入除雜劑醋酸，活化劑氫氧化鉀、尿素充分混合，干燥、脫水得到碳前驅體，將干燥后的碳前驅體通過高溫炭化和活化處理，制備得到了含有豐富的孔道結構和高石墨化程度的生物質炭，銀杏葉粉中的纖維素等聚合物炭化形成碳骨架。用大量蒸餾水清洗，除去殘余的氫氧化鉀，尿素等成分，真空干燥后，得到生物質炭材料。再以硝酸鎳為鎳源、KOH提供堿性環境反應生成多孔炭/Ni(OH)₂復合電極材料。本發明制備成的非對稱水系超級電容器具有比電容量高、可逆性和導電性好。

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，特別是涉及一種多孔炭/Ni(OH)₂復合電極材料及其制備方法。

背景技術

近年來，超級電容器因其功率密度高、循環壽命長、工作溫度范圍寬和安全可靠等優點引起了廣大科研工作者的關注，掀起了研究超級電容器電極材料的熱潮。目前被廣泛用作超級電容器材料的主要有碳材料和金屬氧化物/硫化物，其電化學性能主要由孔道結構、導電性、表面狀態等因素決定。其中，由于生物質材料富含大量的碳元素且其可再生、無污染，在碳材料的制備上有很大的應用前景，所以利用生物質原料來制備超級電容器電極材料同樣引起了研究人員和相關生產業的廣泛重視。比如：“一種超級電容器用海藻基活性炭前驅體的制備方法”(CN108101051A)專利中是利用海藻干料為原料，經過破壁、除雜等一系列操作后得到前驅體，所得前驅體通過炭化活化后得到比表面積巨大的活性炭材料；“富N活性炭電極的制備方法”(CN102360959A)專利中是利用富含脲醛樹脂的廢棄刨花板作為原料，在惰性氣氛下與氫氧化鉀共混后炭化，然后用磷酸進行活化，制得富含氮元素的活性炭。上述方法的缺點是：1、富含脲醛樹脂的原材料來源不廣且產量小，價格也相對較貴；2、步驟繁瑣，不利于工業化生產；3、碳基電極材料比電容量低、可逆性差和導電性差、不環保。

因此，采用簡單常見且易收集的廢棄物原料和簡單的合成操作制備具有優異電化學性能的超級電容器電極材料對于電化學儲能領域的應用具有重大的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種多孔炭/Ni(OH)₂復合電極材料及其制備方法。以解決上述現有技術中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，所制備的銀杏葉衍生的多孔生物質炭/Ni(OH)₂復合電極材料同時具有制備過程經濟環保、導電性好和比電容高等特點。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種多孔炭/Ni(OH)₂復合電極材料，所述多孔炭/Ni(OH)₂復合電極材料以多孔生物質炭為載體，以硝酸鎳為鎳源，在堿性條件下制備而成；其中生物質炭以銀杏葉粉為原料，經醋酸除雜，氫氧化鉀和尿素活化后，再進行炭化處理而成。

進一步地，所述銀杏葉粉由銀杏葉經水洗、干燥、粉碎制備而得。

進一步地，所述銀杏葉粉碎至粒徑為0.15-2.0mm。

進一步地，所述銀杏葉粉、醋酸、尿素和氫氧化鉀的質量比為1:2:1:1.5；所述多孔生物質炭與硝酸鎳質量比為1:(1-10)。

進一步地，所述炭化處理是指在800℃下熱處理2h。

本發明還提供一種復合電極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將銀杏葉用蒸餾水沖洗后，干燥，粉碎，得到銀杏葉粉；

(2)將銀杏葉粉與醋酸混合，加入蒸餾水攪拌，在200℃條件下反應2h，冷卻，用去離子水洗滌至中性，干燥備用；

(3)取經酸處理的銀杏葉粉與尿素、氫氧化鉀混合，加蒸餾水攪拌，干燥，得到混合物；