一种超级电容器用海藻基活性炭前驱体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超级电容器用海藻基活性炭前驱体的制备方法。该方法主要包括：首先利用超声、溶胀等方法对海藻原料进行细胞破壁，使细胞壁和细胞间的黏胶质中的海藻酸盐溶出，进而通过消化过程，在碱和加热条件下，把不溶于水的海藻酸盐转换成可溶于水的碱金属盐提取出来，再引入交联剂，使其形成聚合物沉淀，通过水洗、过滤步骤使溶于水的大量无机盐、色素等杂质都随水排除，获得前驱体。所得前驱体经过炭化活化后等得到孔隙结构合理，孔道发达且比表面积巨大的活性炭材料，能显著提高超级电容器的容量和电化学性能，具有极好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器用海藻基活性炭前驱体的制备方法
本专利技术属于电化学应用领域，涉及超级电容器电极材料制备
，具体涉及一种超级电容器用海藻基活性炭前驱体的制备方法及其在超级电容器电极材料方面的应用。
技术介绍
超级电容器是一种介于传统电容器和二次电池的新型能量储存与转换装置。它具有高的能量和功率密度、稳定的循环寿命、快速的充放电过程、优异的倍率特性和温度特性等特点，在便携式仪器设备、混合动力电源、国防军事装备、分布式发电系统、电子通信系统等方面具有十分广阔的应用前景。超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。前者是利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容储存能量，故电极材料应具有利于电荷积累的大表面和利于电解液润湿及离子快速运动的孔结构。多孔碳材料因其孔隙结构发达、比表面积巨大、化学性质稳定等，是双电层电容器最常用的电极材料。综合多孔碳材料的各种化学制备方法，其过程复杂耗时，且不够安全环保，同时材料的合成效率也较低，因此在工业合成中很难形成大规模生产；与此相比，生物体材料具有来源丰富、可再生、简易并环境友好等特点，并且以生物体为前驱体所制备的仿生材料具有独特的复杂多级形貌结构，在合成具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容器用海藻基活性炭前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)粉碎洗净烘干的海藻干料粉碎并过筛；(2)将原料进行破壁处理；(3)将步骤(2)所得的产物与可溶性碳酸盐混合并搅拌加热；(4)将步骤(3)所得的产物与交联剂混合，形成沉淀后过滤干燥即为超级电容器用海藻基活性炭前驱体。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器用海藻基活性炭前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)粉碎洗净烘干的海藻干料粉碎并过筛；(2)将原料进行破壁处理；(3)将步骤(2)所得的产物与可溶性碳酸盐混合并搅拌加热；(4)将步骤(3)所得的产物与交联剂混合，形成沉淀后过滤干燥即为超级电容器用海藻基活性炭前驱体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述海藻原料包括含有海藻酸盐的藻类及衍生材料；或者，交联剂选自可溶性钙盐、可溶性镍盐、磷酸、硼砂，硫酸钙/戊二醛，优选的，可溶性钙盐包括不限于氯化钙、硝酸钙、磷酸二氢钙、碳酸氢钙、硫酸氢钙、亚硫酸氢钙、次氯酸钙、溴化钙、碘化钙、氯酸钙、高氯酸钙、高锰酸钙中的一种或多种，更优选的，交联剂选为氯化钙；或者，将步骤(1)所述海藻干料粉碎至平均粒径小于或等于0.178mm，以保证进一步反应的均一性；或者，步骤(2)所述破壁步骤为，将所述海藻粉末与水混合进行超声破壁；优选的，将所述海藻粉末与水以0.2g/ml的比例混合，并在20-85kHz下超声破壁20-40min；更优选的，超声频率为60Hz，超声时间为30min；或者，步骤(2)所述破壁步骤为将所述海藻粉末浸渍于甲醛溶液进行破壁；优选的，将所述海藻粉末浸渍于0.5-1％的甲醛溶液中6-24h；或者，步骤(3)可溶性碳酸盐使用碳酸钠，优选的，步骤(2)所得的产物与碳酸盐的混合质量比为4-1；进一步的，步骤(3)中的搅拌时间为4-8h，搅拌速率为100-1800r/min，搅拌温度为30℃-60℃，优选在水浴锅中进行；或者，步骤(4)中产物与交联剂掺混比为4-1，掺混时间10min-30min。3.根据权利要求1或2所述制备方法制备得到的海藻基前驱体。4.一种制备超级电容器用海藻基活性炭的制备方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述采用制备方法进行制备，得到海藻基活性炭前驱体，之后采取以下步骤：(a)将所得前驱体置于封闭式炉膛内，通入保护性气体，加热进行炭化；(b)将步骤(a)中所得产物进行酸洗，再水洗到中性；(c)将步骤(b)中所得产物进行干燥，再与化学活化剂饱和溶液混合浸渍，化学活化剂包括不限于KOH，NaOH，K2CO3，H3PO4，ZnCl2的一种或多种，优选的，化学活化剂使用KOH；(d)将步骤(c)中所得产物置于封闭式炉膛内保护气氛下加热进行活化，取样进行酸洗水洗后，得到海藻基活性炭。5.根据权利要求4所述的海藻基活性炭的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述封闭式炉膛为马弗炉、管式炉的任意一种，优选为管式炉；或者，步骤(a)保护性气体为氮气、氦气、氩气等惰性气体中的一种或几种组合，优选为氮气；或者，步骤(a)保护性气体的流量为0.1-2L/min，优选为1.5L/min；或者，步骤(a)加热时的升温速率为5～100℃/min，优选的，为5℃/min，10℃/min，20℃/min，30℃/min，40℃/min，50℃/min，60℃/min，70℃/min，80℃/min，90℃/min，更优选的，升温速率为5℃/min；或者，步骤(a)的炭化温度为400-800...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩奎华，李金晓，赵建立，李诗杰，李明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37