一种石墨烯复合多孔炭材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电极材料领域，特别涉及一种石墨烯复合多孔炭材料及其制备方法和应用。一种石墨烯复合多孔炭材料的制备方法，包括以下步骤：含有水溶性官能团的石墨烯和热固性树脂混合，加入磷酸类固化剂，于70‑90℃下固化；固化树脂炭化，炭化物活化，经酸处理、水洗，烘干得到石墨烯复合多孔炭材料。本发明专利技术引入磷酸类固化剂实现酚醛树脂的低温固化，反应更加温和，减少能耗，操作更安全；同时磷酸类固化剂还可作为活化剂进行活化造孔，提高材料的比表面积；采用水蒸气进行活化，具有价格便宜绿色环保等优点，也可避免碱活化法给活性炭带来的金属杂质；制得的石墨烯复合多孔炭材料具有较好的导电性，克服了传统活性炭因导电性差带来的功率密度低、倍率性能差等缺点。

A Graphene Composite Porous Carbon Material and Its Preparation Method and Application

The invention relates to the field of electrode materials, in particular to a graphene composite porous carbon material and its preparation method and application. The preparation method of graphene composite porous carbon material includes the following steps: graphene containing water-soluble functional groups is mixed with thermosetting resin, phosphoric acid curing agent is added, and cured at 70 90 (?) C; cured resin is carbonized, carbonized, acid treated, water washed and dried to obtain graphene composite porous carbon material. The invention introduces phosphoric acid curing agent to realize low-temperature curing of phenolic resin, which has the advantages of milder reaction, less energy consumption and safer operation; at the same time, phosphoric acid curing agent can also be used as an activator to activate pore formation and improve the specific surface area of the material; water vapor activation has the advantages of cheap, green and environmental protection, and can also avoid metal impurities brought to activated carbon by alkali activation method. The graphene composite porous carbon material has good conductivity, which overcomes the shortcomings of traditional activated carbon such as low power density and poor rate performance due to poor conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合多孔炭材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及电极材料领域，具体而言，涉及一种石墨烯复合多孔炭材料及其制备方法和应用。
技术介绍
超级电容器是一种介于传统物理电容器和二次电池之间的一种新型储能装置，具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等特性。电极材料作为超级电容器的核心，决定了超级电容器的整体性能。在众多的电极材料中，活性炭由于其发达的孔隙结构和稳定的理化性质而被成功应用到商业化产品中。活性炭常以煤、沥青、果壳以及高分子聚合物等为前驱体，但煤基活性炭往往灰分较高，不适合作为电极材料，沥青基活性炭则存在制备工艺复杂的缺点。作为世界上最早人工合成的树脂，酚醛树脂不仅生产工艺成熟，价格低廉，而且具有炭化收率高、组分单一、杂质含量低以及易于活化和成孔等特点。因此，酚醛基活性炭作为电极材料具有广阔的应用前景。超级电容器的能量主要储存在多孔炭电极的孔壁和液体电解质界面处电荷分离形成的双电层中。一般认为电极材料的有效比表面积越大，有效孔越多，比电容越大，因此，如何提高材料的比表面积和调控孔径结构是制备电极材料的关键。目前工业上一般采用碱活化和水蒸气活化的方式来制备活性炭。碱活化制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯复合多孔炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)改性石墨烯和热固性树脂混合，得到混合物，其中，所述改性石墨烯为含有水溶性官能团的石墨烯；(b)所述混合物中加入磷酸类固化剂，于70‑90℃下固化，得到固化树脂；(c)所述固化树脂炭化，得到炭化料；(d)对所述炭化物活化，得到活化产物；(e)所述活化产物经酸处理、水洗，烘干得到所述石墨烯复合多孔炭材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合多孔炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)改性石墨烯和热固性树脂混合，得到混合物，其中，所述改性石墨烯为含有水溶性官能团的石墨烯；(b)所述混合物中加入磷酸类固化剂，于70-90℃下固化，得到固化树脂；(c)所述固化树脂炭化，得到炭化料；(d)对所述炭化物活化，得到活化产物；(e)所述活化产物经酸处理、水洗，烘干得到所述石墨烯复合多孔炭材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述水溶性官能团包括羟基、羧基、氨基、羰基、环氧基中的任一种或多种；所述改性石墨烯所用的石墨烯材料优选为氧化石墨烯；优选地，所述改性石墨烯是将石墨烯材料采用PVA、PVP和PEG中的一种或多种进行改性处理。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯以溶液的形式添加到热固性树脂中；优选地，改性石墨烯的溶液通过以下方法制备：将石墨烯材料超声分散在蒸馏水中，制得石墨烯溶液；配制改性剂的水溶液，所述石墨烯溶液与所述改性剂的水溶液混合均匀，即得；进一步地，所述石墨烯溶液中，石墨烯材料的质量浓度为0.1％-1％，优选为0.3％-0.7％，更优选为0.5％-0.6％；进一步地，所述改性剂的水溶液，改性剂的质量浓度为5％-20％，优选为5％-15％，更优选为8％-12％；优选地，所述石墨烯材料与所述改性剂的质量比例为1:10-50，优选为1:15-30，更优选为1:20。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯的溶液添加到热固性树脂的同时进行搅拌，所述搅拌的速度优选为500-2000r/min；优选地，所述混合物中，所述石墨烯材料占所述热固性树脂质量的0.25％-1％。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，所述磷酸类固化剂的添加量为所述热固性树脂质量的5％-50％，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛杰，张金柱，张安，任方华，孟德炎，
申请(专利权)人：济南圣泉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37