一种褐煤残渣基多孔碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种褐煤残渣基多孔碳材料，其是将褐煤粉末和乙醇加入高压釜，充入N2，搅拌下加热后反应，过滤，滤液除去乙醇后得到可溶组分A，滤饼用等体积的丙酮/CS2超声萃取，过滤后滤饼继续用丙酮/CS2萃取，反复萃取5次后将所有的萃取液蒸除溶剂后得到可溶组分B，合并可溶组分A和B即为褐煤热溶物，滤饼真空干燥，得到褐煤热溶残渣；用HF除灰，真空干燥，N2下加热，预碳化，冷却；将样品、ZnO和KOH研磨，N2下加热，碳化活化，冷却，研磨，酸洗，去离子水洗涤，真空干燥，得到多孔碳材料。本发明专利技术通过热溶法脱除褐煤中的可溶小分子有机物，以脱灰后的热溶残渣为前驱体制备具有高孔隙率和高比表面的多孔碳材料，应用于超级电容器。应用于超级电容器。应用于超级电容器。

【技术实现步骤摘要】
一种褐煤残渣基多孔碳材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于碳材料制备
，尤其涉及一种褐煤残渣基多孔碳材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]各种能源的不断开发利用推动着储能设备的发展，可利用性能源趋于多样化，可再生能源对能源储备的需求不断增加，传统的储电设备带来的环境污染问题日渐突出。在应对能源存储问题的同时减少对环境的污染是目前需要针对性探究的重点之一。超级电容器具有较好的孔隙结构、可快速充放电、大功率密度和循环稳定性等特点，在能源储存中有可瞻的发展前景。
[0003]我国已探明的褐煤储量超过1300亿吨，约占我国煤炭总储量的13%。与烟煤和无烟煤相比，褐煤因水分和氧含量高、灰分收率高、热值低和稳定性差等特点，直接作为燃料利用先天不足，燃烧后产生的废气对环境和人体健康造成威胁。褐煤有机质中的大分子芳环结构可作为制备碳材料的前驱体，制备的碳材料作为电极材料，可以通过在电解质/电极界面的双电层中积累静电电荷来实现储能，褐煤内部的多孔结构可以为电解液中的离子运输提供快速通道和有效的离子吸附位点，实现能量的快速储存。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种褐煤残渣基多孔碳材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1）将褐煤粉末和乙醇加入高压釜中，充入1 MPa N2，在搅拌下加热后反应，反应结束取出反应混合物，过滤，滤液用旋蒸蒸发仪除去乙醇后得到可溶组分A，滤饼用等体积的丙酮/CS2超声萃取，过滤后滤饼继续用新配制的等体积的丙酮/CS2萃取，反复萃取5次后将所有的萃取液蒸除丙酮/CS2后得到可溶组分B，合并可溶组分A和B即为褐煤热溶物，滤饼真空干燥，得到褐煤热溶残渣；2）将步骤1）所得热溶残渣用HF除灰，真空干燥，放入刚玉瓷舟中，在N2氛围下加热至一定温度进行预碳化，冷却，取出样品；3）将步骤2）中预碳化后的样品、ZnO和KOH加入玛瑙研磨罐中，在球磨机中800 rpm/min的转速下研磨后，放入刚玉瓷舟中，在N2氛围下加热至一定温度进行碳化活化，冷却，研磨；用盐酸酸洗至中性，并用去离子水洗涤，真空干燥，得到多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的一种褐煤残渣基多孔碳材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述褐煤粉末和乙醇用量比为1 g：（10
‑
50）mL；所述反应的温度为300 o
C，反应的时间为2
‑
4 h。3.根据权利要求1所述的一种褐煤残渣基多孔碳材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述热熔残渣和HF的用量比为1 g：（5
‑
30）mL；所述HF的体积分数为40%，所述预碳化的温度为400
‑
600 o
C，预碳化的时间为1
‑
6 h。4.根据权利要求1所述的一种褐...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳方景，郑娟娟，孟博，赵云鹏，魏贤勇，曹景沛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：