一种高纯度中温煤沥青基超级活性炭的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种高纯度中温煤沥青基超级活性炭的制备方法及应用。本发明专利技术以中温煤沥青为原料，经过破碎/筛分获得中温煤沥青颗粒，将其与盐酸溶液混合，加热搅拌、过滤、干燥，获得预处理样品；然后与氢氟酸溶液混合，加热搅拌、过滤、干燥，获得低灰分的中温煤沥青原料；然后将其与KOH颗粒混合，用去离子水使二者充分混匀，干燥，然后将所得混合物置于管式炭化炉中进行高温热处理，自然冷却至室温，水洗、酸洗、过滤、干燥，获得超级活性炭样品。该产品在超级电容器电极材料应用方面具有很高的价格优势并且表现出优异的电化学性能；本发明专利技术实现了中温煤沥青的高效、高附加值利用，避免了超级电容器中杂质对电极比容量、循环稳定性的不良影响。

Preparation and Application of a High Purity Medium Temperature Coal Asphalt-based Super Activated Carbon

The invention discloses a preparation method and application of high purity medium temperature coal pitch based super activated carbon. The medium temperature coal tar pitch particles are obtained by crushing/sieving medium temperature coal tar pitch as raw material, mixing them with hydrochloric acid solution, heating stirring, filtering and drying to obtain pretreated samples, then mixing with hydrofluoric acid solution, heating stirring, filtering and drying to obtain low ash medium temperature coal tar pitch raw materials, and then mixing them with KOH particles and fully mixing them with deionized water. The mixture was evenly dried and then heat treated in a tubular carbonization furnace. The mixture was naturally cooled to room temperature. The samples of super activated carbon were obtained by washing, pickling, filtering and drying. The product has high price advantage and excellent electrochemical performance in the application of electrode materials for supercapacitors; the invention realizes high efficiency and high added value utilization of medium temperature coal tar pitch, and avoids the adverse effect of impurities in supercapacitors on the specific capacity of electrodes and cycle stability.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度中温煤沥青基超级活性炭的制备方法及应用
本专利技术涉及一种高纯度中温煤沥青基超级活性炭的制备方法及应用，属于超级电容器电极材料的制备领域。
技术介绍
中温煤沥青是一种焦化副产品，是煤高温热裂解过程中形成的一种富含多种芳香环的重质混合物，但同时还含有多种无机盐类等杂质，其灰分主要是由SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO等成分组成。主要用于制造涂料、电极、沥青焦以及沥青炭黑等产品。而由于沥青具有片状微观结构，碳含量高的特点，是制备超级电容器电极的非常优异的前驱体材料。相比于金属氧化物，导电聚合物这两类超级电容器电极材料，超级活性炭由于具有原料来源广、成本低、易加工、比表面积高和电化学稳定性好等诸多优点，是炭材料类电极材料中应用最广泛的一种电极材料。然而，超级活性炭的制备过程中，原料中的灰分含量对最终电极材料的电化学性能具有非常不利的影响，如高的灰分含量会造成电极材料差的循环性能、高的自放电等，同时原料中的灰分对材料活化过程中的造孔也存在不利的影响。因此，如何脱除原料中的灰分是制备高纯度、高性能的电容器用超级活性炭电极材料的关键因素。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯度中温煤沥青基超级活性炭的制备方法，其特征在于：以中温煤沥青为原料，经过破碎/筛分获得中温煤沥青颗粒，将其与盐酸溶液混合，在60‑90oC下加热充分搅拌、过滤、干燥，获得预处理样品；将该预处理样品与氢氟酸溶液混合，在60‑90oC下加热充分搅拌，过滤、干燥，获得低灰分的中温煤沥青原料；将该低灰分的中温煤沥青与KOH颗粒混合，用去离子水使二者充分混匀，在80‑120oC下干燥，然后将所得混合物置于管式炭化炉中，惰性气氛下进行高温热处理，自然冷却至室温，将混合物用去离子水和盐酸反复冲洗直到滤液达到中性，过滤、干燥，获得超级活性炭样品。

【技术特征摘要】
1.一种高纯度中温煤沥青基超级活性炭的制备方法，其特征在于：以中温煤沥青为原料，经过破碎/筛分获得中温煤沥青颗粒，将其与盐酸溶液混合，在60-90oC下加热充分搅拌、过滤、干燥，获得预处理样品；将该预处理样品与氢氟酸溶液混合，在60-90oC下加热充分搅拌，过滤、干燥，获得低灰分的中温煤沥青原料；将该低灰分的中温煤沥青与KOH颗粒混合，用去离子水使二者充分混匀，在80-120oC下干燥，然后将所得混合物置于管式炭化炉中，惰性气氛下进行高温热处理，自然冷却至室温，将混合物用去离子水和盐酸反复冲洗直到滤液达到中性，过滤、干燥，获得超级活性炭样品。2.根据权利要求1所述的高纯度中温煤沥青基超级活性炭的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）选择中温煤沥青：软化点为100-130oC，灰分含量为10-20%；将选取的中温煤沥青经过破碎/筛分，获得中温煤沥青颗粒；（2）将中温煤沥青颗粒与浓度为2-6mol/L的盐酸溶液混合，在60-90oC下加热充分搅拌2-5h，过滤，干燥，获得预处理样品；所述中温煤沥青颗粒的质量与盐酸溶液的体积比为1g:5-20ml；（3）将步骤（2）获得的预处理样品与质量浓度为5-20%的氢氟酸溶液混合，在60-90oC下加热充分搅拌2-5h，过滤，干燥，获得低灰分的中温煤沥青；所述预处理样品的质量与氢氟酸溶液的体积比为1g:5-20ml；（4）将步骤（3）所得低灰分的中温煤沥青与KOH颗粒混合形成固体混合物，固体混合物中低灰分的中温煤沥青与KOH颗粒的质量比为1:1-5；用去离子水使固体混合物充分混匀，在80-120oC下干燥8-12h；固体混合物的质量与去离子水的体积比为1g:5-10ml；然后将所得混合物置于管式炭化炉中，在保护气氛下进行高温热处理，热处理温度为600-1000oC，热处理时间为1-3h；自然冷却至室温，将混合物进行水洗，浓度为0.5-3mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，李松恩，高超，邢欢，霍愈江，李婕，
申请(专利权)人：山西煤炭进出口集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14