基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法，该工艺通过对生物质材料丝瓜络进行活性碳化，使其通过一系列的化学反应形成孔炭材料结构，其中利用氨气、氮气活化，高温反应，酸洗水洗，油浴煮沸，真空干燥等工艺手段使得丝瓜络活性炭的电化学性能得到大幅度的改进，然后用于压片技术将复合的丝瓜络孔炭材料涂敷于镍材料电极上，使得制备而成的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料,其比容量大、能量密度好、循环充放电稳定性高，另外该制备工艺环保低耗，工序简单，原料廉价易得，具有较好的工业化应用前景。同时还公开了由该制备工艺制得的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料在仪器仪表、数码产品、无绳电话、LED小型照明等领域中应用。

Method for preparing electrochemical supercapacitor material based on Luffa mesoporous carbon material

The invention discloses a preparation method of electrochemical supercapacitor materials Luffa mesoporous carbon materials based on the process through the activity of carbonation on biomass materials loofah, so as to form a porous carbon material structure through a series of chemical reactions, including the use of ammonia, nitrogen gas activation, reaction temperature, washing. Oil bath boiling, vacuum drying method makes the electrochemical performance of Luffa activated carbon improved greatly, and then used for compression composite loofah porous carbon coating on the nickel electrode, electrochemical super capacitor materials Luffa mesoporous carbon materials based on the preparation and its ratio large capacity, good energy density and charge discharge cycle stability is high, in addition to the preparation of environmental protection low consumption, simple process, cheap raw materials, has a good industrial application Foreground. Also disclosed is an electrochemical supercapacitor material based on the loofah mesoporous carbon material prepared by the preparation process, and is applied in the fields of instruments, meters, cordless telephones, LED Mini illumination, etc..

【技术实现步骤摘要】
基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法
本专利技术涉及材料领域，特别涉及到一种基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法。
技术介绍
传统的化石资源日益消耗枯竭以及燃烧燃料所带来的环境污染和全球变暖问题已经成为世界各国需要克服的难题，而且随着十八五中全会提出建设生态文明，迫切地需要生产清洁能源，因此开发和利用可再生清洁能源取代传统的化石资源成为目前经济发展模式下的必然选择。目前新型的能源电池，如锂离子电池、燃料电池、超级电容器、太阳能电池、空气电池和钠锂电池等已逐渐应用到国民经济各个领域中。在可再生清洁能源电池中，超级电容器和燃料电池是被认为最具有潜力成为应用最广泛，最具有实用性的能源存储器件或转换装置之一，它们可以作为手提设备的电源，也能作为固定设备储能装置。由于植物介质资源丰富，可再生，廉价的特点，将是制备碳材料重要的前驱体。植物材料往往具有层次丰富的孔结构，如果经过品种筛选，控制合成的工艺，很容易获得保留植物孔结构的碳。近年来，各种各样的生物资源被用作前驱体制备了形貌各异的多孔碳，并具有良好的超级电容性能，而植物资源的碳材料作为氧化还原反应催化剂也有报道。在众多的植物当中，丝瓜络作为常见的生物资源之一，具有分布较广、廉价易得的特点。它是丝瓜的成熟果实经晾干后得到的维管束，具有很独特的结构：每根纤维含有微米级的密集平行排列的孔道组成的。倘若将这种纤维的结构在碳化的过程中保留下来形成巨孔碳，这将是一种非常新颖的碳形貌，但到目前为止，仍没有关于用丝瓜络制备碳的相关产品出现，本专利技术致力于研发出一种丝瓜络孔碳材料的制备方法，应用与超级电容器领域，以期待能为电容器的发展提供一些新的途径和突破点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法，通过对生物质材料丝瓜络进行活性碳化，使其通过一系列的化学反应形成孔炭材料结构，其中利用氨气、氮气活化，高温反应，酸洗水洗，油浴煮沸，真空干燥等工艺手段使得丝瓜络活性炭的电化学性能得到大幅度的改进，然后用于压片技术将复合的丝瓜络孔炭材料涂敷于镍材料电极上，使得制备而成的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料,其比容量大、能量密度好、循环充放电稳定性高，另外该制备工艺环保低耗，工序简单，原料廉价易得，具有较好的工业化应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将丝瓜络洗净，65℃烘干，置于高温炉中碳化，同时加入氨气活化；（2）将步骤（1）的丝瓜络碳化物和氢氧化钾按照9：2的比例混合，研磨均匀，注入箱式气氛炉中进行活化，同时充入氮气保护，活化温度为880℃，时间为30-40min,得到丝瓜络活性炭；（3）将步骤（2）中的丝瓜络活性炭用3%的盐酸洗涤2遍，然后用去离子水冲洗2遍；（4）将步骤（3）中的丝瓜络活性炭放入油浴锅中煮沸10-15min，然后真空干燥备用；（5）将步骤（4）的丝瓜络活性炭10-16份、炭黑1-3份、乙炔黑1-3份、聚四氟乙烯2-4份、二丙烯醛缩季戊四醇1-5份、2-羟甲基-2-甲基-1,3-丙二醇1-5份、吡啶-4-甲酰肼1-2份、无水乙醇3-6份混合均匀，搅拌成浆状混合液，然后超声分散，超声功率为220KW，10-20min;（6）将步骤（5）的浆状混合液涂覆在泡沫镍圆片上，放于压片机上压制，压强为20MPa，持续时间为1.5min，真空干燥10-12h；（7）取出步骤（6）的丝瓜络活性炭镍圆片进放入氩气保温箱静置2-3h,取出即得成品。优选地，所述步骤（2）中升温速率为20℃/min。优选地，所述步骤（4）中真空干燥的温度为75℃。优选地，所述步骤（6）中真空干燥的温度为55℃。优选地，所述步骤（7）中保温温度为42℃。本专利技术还提供了由上述制备工艺得到的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料在仪器仪表、数码产品、无绳电话、LED小型照明等领域中应用。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）本专利技术的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法通过对生物质材料丝瓜络进行活性碳化，使其通过一系列的化学反应形成孔炭材料结构，其中利用氨气、氮气活化，高温反应，酸洗水洗，油浴煮沸，真空干燥等工艺手段使得丝瓜络活性炭的电化学性能得到大幅度的改进，然后用于压片技术将复合的丝瓜络孔炭材料涂敷于镍材料电极上，使得制备而成的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料,其比容量大、能量密度好、循环充放电稳定性高，另外该制备工艺环保低耗，工序简单，原料廉价易得，具有较好的工业化应用前景。（2）本专利技术的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料工序简单,操作方便，原料易得，环保低耗，适于大规工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1（1）将丝瓜络洗净，65℃烘干，置于高温炉中碳化，同时加入氨气活化；（2）将步骤（1）的丝瓜络碳化物和氢氧化钾按照9：2的比例混合，研磨均匀，注入箱式气氛炉中进行活化，同时充入氮气保护，活化温度为880℃，升温速率为20℃/min，时间为30min,得到丝瓜络活性炭；（3）将步骤（2）中的丝瓜络活性炭用3%的盐酸洗涤2遍，然后用去离子水冲洗2遍；（4）将步骤（3）中的丝瓜络活性炭放入油浴锅中煮沸10min，然后真空干燥备用，真空干燥的温度为75℃；（5）将步骤（4）的丝瓜络活性炭10份、炭黑1份、乙炔黑1份、聚四氟乙烯2份、二丙烯醛缩季戊四醇1份、2-羟甲基-2-甲基-1,3-丙二醇1份、吡啶-4-甲酰肼1份、无水乙醇3份混合均匀，搅拌成浆状混合液，然后超声分散，超声功率为220KW，10min;（6）将步骤（5）的浆状混合液涂覆在泡沫镍圆片上，放于压片机上压制，压强为20MPa，持续时间为1.5min，真空干燥10h，真空干燥的温度为55℃；（7）取出步骤（6）的丝瓜络活性炭镍圆片进放入氩气保温箱静置2h，保温温度为42℃，取出即得成品。制得的基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）将丝瓜络洗净，65℃烘干，置于高温炉中碳化，同时加入氨气活化；（2）将步骤（1）的丝瓜络碳化物和氢氧化钾按照9：2的比例混合，研磨均匀，注入箱式气氛炉中进行活化，同时充入氮气保护，活化温度为880℃，升温速率为20℃/min，时间为33min,得到丝瓜络活性炭；（3）将步骤（2）中的丝瓜络活性炭用3%的盐酸洗涤2遍，然后用去离子水冲洗2遍；（4）将步骤（3）中的丝瓜络活性炭放入油浴锅中煮沸12min，然后真空干燥备用，真空干燥的温度为75℃；（5）将步骤（4）的丝瓜络活性炭12份、炭黑2份、乙炔黑1份、聚四氟乙烯3份、二丙烯醛缩季戊四醇2份、2-羟甲基-2-甲基-1,3-丙二醇3份、吡啶-4-甲酰肼1份、无水乙醇4份混合均匀，搅拌成浆状混合液，然后超声分散，超声功率为220KW，13min;（6）将步骤（5）的浆状混合液涂覆在泡沫镍圆片上，放于压片机上压制，压强为20MPa，持续时间为1.5min，真空干燥10.5h，真空干燥的温度为55℃；（7）取出步骤（6）的丝瓜络活性炭镍圆片进放入氩气保温箱静置2本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将丝瓜络洗净，65℃烘干，置于高温炉中碳化，同时加入氨气活化；（2）将步骤（1）的丝瓜络碳化物和氢氧化钾按照9：2的比例混合，研磨均匀，注入箱式气氛炉中进行活化，同时充入氮气保护，活化温度为880℃，时间为30‑40min,得到丝瓜络活性炭；（3）将步骤（2）中的丝瓜络活性炭用3%的盐酸洗涤2遍，然后用去离子水冲洗2遍；（4）将步骤（3）中的丝瓜络活性炭放入油浴锅中煮沸10‑15min，然后真空干燥备用；（5）将步骤（4）的丝瓜络活性炭10‑16份、炭黑1‑3份、乙炔黑1‑3份、聚四氟乙烯2‑4份、二丙烯醛缩季戊四醇1‑5份、2‑羟甲基‑2‑甲基‑1,3‑丙二醇1‑5份、吡啶‑4‑甲酰肼1‑2份、无水乙醇3‑6份混合均匀，搅拌成浆状混合液，然后超声分散，超声功率为220KW，10‑20min;（6）将步骤（5）的浆状混合液涂覆在泡沫镍圆片上，放于压片机上压制，压强为20MPa，持续时间为1.5min，真空干燥10‑12h；（7）取出步骤（6）的丝瓜络活性炭镍圆片进放入氩气保温箱静置2‑3h,取出即得成品。...

【技术特征摘要】
1.基于丝瓜络介孔碳材料的电化学超级电容器材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将丝瓜络洗净，65℃烘干，置于高温炉中碳化，同时加入氨气活化；（2）将步骤（1）的丝瓜络碳化物和氢氧化钾按照9：2的比例混合，研磨均匀，注入箱式气氛炉中进行活化，同时充入氮气保护，活化温度为880℃，时间为30-40min,得到丝瓜络活性炭；（3）将步骤（2）中的丝瓜络活性炭用3%的盐酸洗涤2遍，然后用去离子水冲洗2遍；（4）将步骤（3）中的丝瓜络活性炭放入油浴锅中煮沸10-15min，然后真空干燥备用；（5）将步骤（4）的丝瓜络活性炭10-16份、炭黑1-3份、乙炔黑1-3份、聚四氟乙烯2-4份、二丙烯醛缩季戊四醇1-5份、2-羟甲基-2-甲基-1,3-丙二醇1-5份、吡啶-4-甲酰肼1-2份、无水乙醇3-6份混合均匀，搅拌成浆状混合液，然后超声分散，超声功率为220KW，10-20min;（6）将步骤（5）的浆状混合液涂覆在泡沫镍圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄啸谷，张其土，
申请(专利权)人：苏州海凌达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32