【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于炭纤维制备及超级电容器领域，涉及一种重质渣油基炭纤维膜及其制备方法和在超级电容器中的应用。
技术介绍
1、超级电容器作为一种新型储能器件，具有大容量、高功率密度、强充放电能力、长循环寿命、使用温度范围宽、无污染和高安全性等诸多特点，超级电容器在新能源汽车等交通领域、电磁炮弹军用设备领域和运动控制领域以及新能源发电系统、分布式储能系统、智能电网系统等领域，具有广泛的应用前景。
2、作为宝贵的资源，石油与煤炭均不可再生，因此需要充分提高石油与煤炭资源的转化利用率，重质渣油的高效利用就是其中重要的一环。重质渣油原先主要用作燃料油，未充分挖掘出油浆的利用价值。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术的问题，本专利技术提供一种重质渣油基炭纤维膜及其制备方法和应用，实现了重质渣油的高附加值利用。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种重质渣油基炭纤维膜的制备方法，包括：
4、s1，将聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮和重质渣油在溶剂中混合，得到纺丝液；
5、s2，将纺丝液通过静电纺丝法成型为纤维膜；
6、s3，将喷雾溶液喷雾在纤维膜上进行预交联，所述喷雾溶液的组分包括alcl3、氯仿和乙醇；
7、s4，将预交联后的纤维膜进行干燥老化；
8、s5，将干燥老化后的纤维膜，在空气气氛且260~330℃下，进行预氧化；
9、s6，将预氧化后的纤维膜，在保护气氛且75
10、s7，将炭化后的纤维膜，在co2条件且850~900℃下，进行活化，经洗涤和干燥，得到重质渣油基炭纤维膜。
11、优选的，s1中，聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮预先进行真空干燥。
12、优选的，s1中，所述重质渣油预先进行如下预处理：将重质渣油进行热过滤，得到滤液，所述滤液与溶剂混合，进行热离心分离，取上清液。
13、优选的，s1中，所述重质渣油为中低温煤焦油重馏分、高温煤焦油馏分、石油常压渣油、石油减压渣油、催化裂化油浆、加氢裂化尾油和乙烯焦油中的一种或几种。优选的，s1中，聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮和重质渣油的比例为（2~5）g:（1~3）g:（1~3）g:（3~10）g。
14、优选的，s3中，重质渣油、alcl3和氯仿的比例为：（3~10）g:（0.1~0.3）g:（5~8）ml。
15、优选的，s4中，所述干燥老化的温度为110~130℃，时间为2~4h。
16、优选的，s5中，以2~5 ℃·min-1的速率自室温升温至260~330 ℃；s6中，以5~10℃·min-1的速率自260~330℃继续升温至750~850 ℃；s7中，以2~5℃·min-1的速率自750~850℃继续升温至850~900 ℃。
17、采用所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法得到的重质渣油基炭纤维膜。
18、所述的重质渣油基炭纤维膜作为电极材料在超级电容器中的应用。
19、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
20、本专利技术以重质渣油作为主要原料，聚丙烯腈（pan）作为氮源和易纺碳源，聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）作为相变致孔剂，聚乙烯吡咯烷酮（pvp）作为纺丝液均质稳定剂，与溶剂混合，配制成纺丝液，经过静电纺丝成型为纤维膜，通过简单的喷雾预交联（通过alcl3催化的氯仿（三氯甲烷）预交联），使得纤维膜在后续的老化及预氧化过程中，适度交联，既提高炭化收率，也可以获得连通的炭纤维导电通路，并提升多孔炭纤维膜的电容性能及力学性能；最后通过预氧化、炭化、co2活化得到炭纤维膜，所得炭纤维膜具有成炭率高、比表面积大、孔结构丰富、电容性能优良的特点。以其作超级电容器的电极材料，具有免粘结剂、自支撑的特点，从而提升电极的质量与体积能量密度。并且，本专利技术实现了重质渣油的高附加值利用。
21、进一步的，重质渣油经加热过滤除杂，滤液与溶剂混合并进行热离心分离，两步预处理即可去除其中大多数非有机成分杂质，得到金属及其氧化物、二氧化硅等杂质含量大大降低的预处理重质渣油。
22、进一步的，通过控制交联剂的用量，能控制纤维交联度，同时兼顾成炭率和比表面积。
23、本专利技术制备出的适度交联、比电容高的多孔炭纤维膜，在6mol/l 的koh电解液中、1a/g电流密度下，三电极测试其比电容可达286~315 f·g-1，可作为超级电容器用电极材料。
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1.一种重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，S1中，聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮预先进行真空干燥。
3.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，S1中，所述重质渣油预先进行如下预处理：将重质渣油进行热过滤，得到滤液，所述滤液与溶剂混合，进行热离心分离，取上清液。
4.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，S1中，所述重质渣油为中低温煤焦油重馏分、高温煤焦油馏分、石油常压渣油、石油减压渣油、催化裂化油浆、加氢裂化尾油和乙烯焦油中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，S1中，聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮和重质渣油的比例为（2~5）g:（1~3）g:（1~3）g:（3~10）g。
6.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，S3中，重质渣油、AlCl3和氯仿的比例为：（3~10）g:（0.1~0.3）g:（5~
7.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，S4中，所述干燥老化的温度为110~130℃，时间为2~4h。
8.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，S5中，以2~5℃·min-1的速率自室温升温至260~330 ℃；S6中，以5~10℃·min-1的速率自260~330℃继续升温至750~850 ℃；S7中，以2~5℃·min-1的速率自750~850℃继续升温至850~900 ℃。
9.采用权利要求1~8任一项所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法得到的重质渣油基炭纤维膜。
10.权利要求9所述的重质渣油基炭纤维膜作为电极材料在超级电容器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，s1中，聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮预先进行真空干燥。
3.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，s1中，所述重质渣油预先进行如下预处理：将重质渣油进行热过滤，得到滤液，所述滤液与溶剂混合，进行热离心分离，取上清液。
4.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，s1中，所述重质渣油为中低温煤焦油重馏分、高温煤焦油馏分、石油常压渣油、石油减压渣油、催化裂化油浆、加氢裂化尾油和乙烯焦油中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的重质渣油基炭纤维膜的制备方法，其特征在于，s1中，聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮和重质渣油的比例为（2~5）g:（1~3）g:（1~3）g:（3~10）g。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡江涛，刘依，张亚婷，邱介山，兰雨金，赵世永，张恩锡，朱由余，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：
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