一种面向高能量密度超级电容用磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法技术

一种面向高能量密度超级电容用磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法是将破碎后的高阶无烟煤置于重介质密度液中分层，上浮物作为精煤产物依次经过洗涤、干燥得到超纯煤，超纯煤经过碎磨筛分获得粒径为74μm的筛下产物，并与氢氧化钾进行粉碎混合后活化，经酸洗和水洗处理，干燥，与磷酸混合，经水浴搅拌、真空浸渍、烘干处理，进行第二次活化，再经洗涤、真空干燥获得磷掺杂多孔炭。本发明专利技术实现了无烟煤的深度造孔同步磷掺杂，所制备的多孔炭具有发达的介孔结构（0.78~1.48 cm

Preparation of phosphorus-doped porous carbon electrode materials for high energy density supercapacitors

A preparation method of phosphorus-doped porous carbon electrode material for high energy density supercapacitor is to lay crushed high-order anthracite in dense medium solution, wash and dry the float as the product of clean coal to get Ultra-pure Coal in turn, grind and sieve the Ultra-pure Coal to get the product with a particle size of 74 micron, and then activate it after crushing and mixing with potassium hydroxide. After washing and washing, drying, mixing with phosphoric acid, water bath stirring, vacuum impregnation and drying, the porous carbon doped with phosphorus was obtained by the second activation, then washing and vacuum drying. The invention realizes deep pore-forming synchronous phosphorus doping of anthracite, and the porous carbon prepared has developed mesoporous structure (0.78~1.48 cm).

【技术实现步骤摘要】
一种面向高能量密度超级电容用磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法所属领域本专利技术属于一种面向高能量密度超级电容用的磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法。技术背景活性炭因具有比表面积大、化学稳定性高、导电性好、制备简单及价格低廉等优点，一直是制备超级电容器电极的首选材料。其制备原料来源丰富，可从煤炭、沥青、石油焦、木材、果壳、农作物副产品、棉花茎、橡胶、高分子树脂等富碳原料炭化活化后得到，是一种已产业化的电极材料。然而，以活性炭为主的传统多孔炭材料的孔结构主要是微孔，这些孔结构通常排列无序，孔没有完全打开，不利于物质的扩散和传输，大大限制了其在能源存储与转化领域的应用性能。因此研发低成本、高性能的超级电容器用多孔炭材料至关重要。近来，以煤为原料来制备高附加值的电容炭已在业界大受追捧。煤炭作为远古时期生物质经亿万年地质作用形成的矿产，是一种重要的含碳资源，其中含有丰富的脂肪族和芳香族有机组分，且资源丰富、价格低廉，是一种优质的活性炭原料。此外，煤原料堆密度高，有利于提高电容器的体积比容量；机械强度高，有利于高温炭化活化并提高碳收率；一定的石墨化度有利于提高炭材料的导电性。基于此，研发高品质煤基活性炭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向高能量密度超级电容用磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将破碎后的高阶无烟煤置于重介质密度液中，静置3‑30分钟后，待重介密度液中的煤样分层后，捞取上浮物，上浮物作为精煤产物依次经过洗涤、于60‑100oC下真空干燥得到灰分低于1.5wt%的超纯煤；（2）将上述超纯煤经过碎磨，碎磨产物是筛分获得粒径为74μm的筛下产物，所得分离产物与氢氧化钾按质量比1:2‑6加入高效万能粉碎机中进行粉碎混合；（3）将粉碎好的混合物置于活化炉中，在保护气氛下，以升温速率为1‑5℃/min升温到600‑800oC恒温活化0.5‑2 h，冷却后依次经酸洗和水洗处理，直至滤液澄清...

【技术特征摘要】
1.一种面向高能量密度超级电容用磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将破碎后的高阶无烟煤置于重介质密度液中，静置3-30分钟后，待重介密度液中的煤样分层后，捞取上浮物，上浮物作为精煤产物依次经过洗涤、于60-100oC下真空干燥得到灰分低于1.5wt%的超纯煤；（2）将上述超纯煤经过碎磨，碎磨产物是筛分获得粒径为74μm的筛下产物，所得分离产物与氢氧化钾按质量比1:2-6加入高效万能粉碎机中进行粉碎混合；（3）将粉碎好的混合物置于活化炉中，在保护气氛下，以升温速率为1-5℃/min升温到600-800oC恒温活化0.5-2h，冷却后依次经酸洗和水洗处理，直至滤液澄清、pH达到7-8，于105-120oC干燥处理，获得一次活化料；（4）将磷酸（质量浓度为85%）与所得一次活化料按质量比为2-5:1混合，然后依次经水浴搅拌、真空浸渍、烘干处理；（5）然后置于管式炉中，在保护气氛下进行第二次活化，以升温速率1-5℃/min升温到600-1500oC活化1-3h，再经洗涤、真空干燥获得磷掺杂多孔炭。2.如权利要求所述的一种面向高能量密度超级电容用磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的高阶无烟煤经辊式破碎机破碎后，粒度小于3mm。3.如权利要求所述的一种面向高能量密度超级电容用磷掺杂多孔炭电极材料的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的重介质密度液是采用四氯化碳与苯以54:46...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成猛，孙国华，谢莉婧，马卫平，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14