一种超级电容器用含氮炭材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超级电容器用含氮炭材料及其制备方法和应用，属于超级电容器材料制备技术领域。该制备方法通过将生活污泥和助反应物质反应得到的滤液，与无灰分生物质经两次水热反应，得固体含氮炭产物，再将含氮炭产物与活化剂在惰性气氛下反应得到的含氮炭活化产物；再将含氮炭活化产物经过一定预处理，得含氮炭材料。经该制备方法制得的超级电容器用含氮炭材料具有比表面积大、比电容高的特性。本发明专利技术还公开了该超级电容器用含氮炭材料在制备超级电容器电极材料中的应用。所述超级电容器电极通过超级电容器用含氮炭材料、导电乙炔黑和PVDF粘结剂混合后经压片制得。经该方法制得的超级电容器电极材料，呈现出优良的倍率性能和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器用含氮炭材料及其制备方法和应用
本专利技术属于超级电容器材料制备
，涉及一种超级电容器用含氮炭材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着经济的迅速发展，能源与环境问题日益严重，因此寻找高效环保的储能材料已成为当务之急。超级电容器作为一种新型储能器件，由于具有功率密度高、循环寿命长、充电效率高和环境友好等优点近年来受到产业和学术界关注。超级电容器又名电化学电容器，超级电容器可广泛应用于备用电源、便携式移动电源、混合动力汽车电源等领域，具有良好的应用前景。超级电容器由正负电极片(电极材料)、电解液、隔膜、集电极和封装材料组成。超级电容器的性能主要取决于正负电极片上的电极材料。超级电容器电极材料种类很多，包括石墨烯、过渡金属氧化物、金属硫化物、导电高分子聚合物以及多孔炭材料等。其中，多孔炭材料具有质量轻、比表面积大、韧性高、模量高、稳定性好、耐温高、耐酸碱、无毒、吸附能力好、易于加工等诸多优良性能，因而被众多领域所关注。根据储存和转化电能机理的不同，超级电容器主要分为赝电容超级电容器和双电层超级电容器。赝电容超级电容器是通过电化学活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容器用含氮炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)滤液的制备：将生活污泥、助反应物质与水混合均匀，进行水热反应，反应结束冷却并过滤，留取滤液；/n2)含氮炭产物的制备：将滤液与无灰分生物质经过水热反应后，得到固体物质，将该固体物质冷却并过滤，获得含氮炭产物；/n3)含氮炭活化产物的制备：在惰性气体保护下，将含氮炭产物与活化剂混合均匀，并发生活化反应，活化反应结束后，在惰性气体保护下冷却，得含氮炭活化产物；/n4)含氮炭材料后处理：将含氮炭活化产物浸入水中并将该体系pH值调至中性后，在室温下充分搅拌，搅拌结束后经过滤、洗涤、干燥，制得超级电容器用含氮炭材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器用含氮炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)滤液的制备：将生活污泥、助反应物质与水混合均匀，进行水热反应，反应结束冷却并过滤，留取滤液；
2)含氮炭产物的制备：将滤液与无灰分生物质经过水热反应后，得到固体物质，将该固体物质冷却并过滤，获得含氮炭产物；
3)含氮炭活化产物的制备：在惰性气体保护下，将含氮炭产物与活化剂混合均匀，并发生活化反应，活化反应结束后，在惰性气体保护下冷却，得含氮炭活化产物；
4)含氮炭材料后处理：将含氮炭活化产物浸入水中并将该体系pH值调至中性后，在室温下充分搅拌，搅拌结束后经过滤、洗涤、干燥，制得超级电容器用含氮炭材料。


2.根据权利要求1所述的一种超级电容器用含氮炭材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，生活污泥采用干燥的生活污泥；采用的助反应物质为盐酸、硫酸、磷酸、草酸钾溶液、碳酸钾溶液、碳酸钠溶液、甲酸钾溶液和氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种；
生活污泥在水中的质量分数为20％～100％；
当助反应物质为固体时，助反应物质在水中的质量分数为1％～5％；
当助反应物质为溶液时，助反应物质的溶液浓度为0.1mol/L，助反应物质在水中的体积分数为1％～5％。


3.根据权利要求1所述的一种超级电容器用含氮炭材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，无灰分生物质的添加量为滤液质量的10％～40％；
其中，无灰生物质为纤维素、半纤维素、蔗糖、葡萄糖和果糖中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的一种超级电容器用含氮炭材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，水热反应的温度为180～260℃，反应时间为1～3h；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：段培高，桑桂·奥瑞楼·迪安加，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61