一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备及应用方法技术

本发明专利技术提供一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备及应用方法。本发明专利技术制备方法：1、将生物质原料水稻秸秆经粉碎处理后筛分，然后在105℃鼓风干燥箱中干燥12h；2、将粉碎后的水稻秸秆进行水热处理，待反应结束自然冷却至室温后抽滤，用无水乙醇及超纯水洗涤去除杂质，烘干后得棕黑色秸秆水热炭；3、将所述秸秆水热炭、活化剂和三聚氰胺按一定质量比例混合后在研钵中充分研磨；4、将研磨后得到混合物置于管式炉中，在惰性气体氛围中进行高温活化，待自然冷却至室温后，将所得到的材料经酸洗、水洗、烘干，即得超级电容器用氮掺杂秸秆水热炭基多孔炭。本发明专利技术用方法，包括以下步骤：A、工作电极制备方法；B、超级电容器制备方法。

Preparation and application of nitrogen doped porous carbon based on hydrothermal carbonization of straw

【技术实现步骤摘要】
一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备及应用方法
本专利技术涉及生物质炭材料的制备及超级电容器和电池等新能源储能器件技术应用领域，具体涉及一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备及应用方法。
技术介绍
超级电容器(Supercapacitor，SC)作为强大和先进的储能系统之一，具有功率密度高、充放电速率快、循环寿命长、电流效率高、工作温度范围宽、环保以及安全性能高等优点，弥补了电池与传统电容器之间的储能缺口，已广泛应用于电动汽车、通讯设备、便携式设备、固定式储能等领域。SC主要由集流体、电极、电解质和隔膜组成，其中电极作为其中的重要组成部分之一，对SC的电化学性能起着关键作用，因此开发高性能电极材料对超级电容器的实际应用至关重要。根据电极材料储能机理差异，超电容可分为双电层电容器和赝电容器。赝电容器通过氧化还原反应存储电荷，而双电层电容器通过静电吸附的原理形成双电层实现能量存储功能，具有更好的稳定性和更长的循环寿命，目前80％以上的商业超电容器为双电层电容器。多孔炭(PorousCarbons,PCs)具有比表面积大、电导率高、稳定性好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、将生物质原料水稻秸秆经粉碎处理后筛分，然后在105℃鼓风干燥箱中干燥12h；/n步骤2、将粉碎后的水稻秸秆进行水热处理，待反应结束自然冷却至室温后抽滤，用无水乙醇及超纯水洗涤去除杂质，烘干后得棕黑色秸秆水热炭；/n步骤3、将所述秸秆水热炭、活化剂和三聚氰胺按一定的质量比例混合后在研钵中充分研磨；/n步骤4、将研磨后得到的混合物置于管式炉中，在惰性气体氛围中进行高温活化，待自然冷却至室温后，将所得到的材料经酸洗、水洗、烘干，即得超级电容器用氮掺杂秸秆水热炭基多孔炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将生物质原料水稻秸秆经粉碎处理后筛分，然后在105℃鼓风干燥箱中干燥12h；
步骤2、将粉碎后的水稻秸秆进行水热处理，待反应结束自然冷却至室温后抽滤，用无水乙醇及超纯水洗涤去除杂质，烘干后得棕黑色秸秆水热炭；
步骤3、将所述秸秆水热炭、活化剂和三聚氰胺按一定的质量比例混合后在研钵中充分研磨；
步骤4、将研磨后得到的混合物置于管式炉中，在惰性气体氛围中进行高温活化，待自然冷却至室温后，将所得到的材料经酸洗、水洗、烘干，即得超级电容器用氮掺杂秸秆水热炭基多孔炭。


2.根据权利要求1所述的基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备方法，其特征在于，步骤1中经筛分后的水稻秸秆平均粒径为40～100目。


3.根据权利要求1所述的基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备方法，其特征在于，步骤2中水热处理的方法为：将粉碎后的水稻秸秆与超纯水按质量比1:(5～15)混合，于室温下超声1h充分混合，然后密封于带有石英内衬的高温高压反应釜中加热至220℃～260℃，保温1～8h，水热反应过程搅拌速度为50～150r/min，待反应结束自然冷却至室温后即完成。


4.根据权利要求1所述的基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备方法，其特征在于，步骤3中所述活化剂为碳酸氢钾。


5.根据权利要求1所述的基于秸秆水热炭化的氮掺杂多孔炭制备方法，其特征在于，步骤3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛奎川，徐增华，张玺铭，林宏建，钱湘群，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33