【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及活性炭，更具体地，涉及一种沥青基活性炭及其制备方法和应用。
技术介绍
1、活性炭(ac)具有独特的孔隙结构、较大的比表面积和较高的化学稳定性，并且耐酸、耐碱、耐热，广泛应用于超级电容器、吸附、环保及催化等领域。活性炭一般由固体含碳材料经炭化及活化制备而成。常用的活化方法有物理活化法、化学活化法和物理-化学活化法。与水蒸气物理活化相比，采用koh为活化剂，对碳源材料进行化学活化可以获得较高的比表面积。
2、近年来，随着能源危机和环保问题的突出，对于新型储能系统的需求变得更加迫切。超级电容器是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置。与二次电池相比，超级电容器具有功率密度高(5～30w/kg，约为锂离子电池的10～100倍)、充放电速度快(几分钟甚至几十秒)、使用寿命长(持续充放电可达10万次以上)，安全性好等优点，有潜力在储能应用方面补充或代替二次电池，尤其在电动汽车的加速、启动、爬坡等高功率需求条件时，因此超级电容器在动力驱动等能源领域具有广阔的应用前景。超级电容器的电极材料在很大程度上决定了整体性能，因此是器件的核心材料。目前，各种热点碳材料如：活性炭、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等都被应用于超级电容器电极材料研究中，但活性炭材料以原料丰富成本低廉、导电性好、比表面积大、性能稳定等优势是目前被广泛认可且商业化的电极材料。
3、活性炭材料应用于超级电容器电极时，除了比表面积，孔径分布也是非常重要的参数。碳材料的超细微孔对比表面积贡献较大，但由于电解质离子难以进入其中，使得这些微孔所对应的比
4、石油沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，而且一般为企业生产的副产品，具有来源丰富、价格便宜的特点。沥青由于碳化产率高，是制备活性炭的优良来源。但制备过程中通常需添加高配比的koh(大于5倍质量比)，大量koh在高温下反应产生易燃易爆的k蒸气，不利于制备过程的安全性，后续大量残留碱的清洗处理，不仅增加生产成本，而且不符合节能环保的要求，制备成本和工艺难度都大大增加，制约了工业化大规模生产制备。而且大量koh存在下，虽然比表面积较高，但活性炭内部会存在大量的微孔结构(微孔结构在超级电容器电极中不利于电子的快速进出，不能得到有效的利用)，而活性炭内部能够被有效利用的中孔结构则较少，进而制约了其电化学性能的提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种沥青基活性炭及其制备方法和应用，该制备方法制备的活性炭比表面积较高，中孔孔容含量高，并且制备工艺克服现有技术中碱用量大、设备使用寿命短、工艺难度大，污染环境，成本高的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种沥青基活性炭的制备方法，该制备方法包括：
3、(1)将石油沥青、催化剂和交联剂进行粉碎混合，然后反应制得前驱体；
4、(2)将所述前驱体进行碳化，得到碳化料；
5、(3)将所述碳化料与碱性活化剂混合均匀，然后进行活化处理，得到活化产物；
6、(4)将所述活化产物进行洗涤、干燥，得到沥青基活性炭；
7、其中，所述碳化料与碱性活化剂的质量比为1：1～3。
8、本专利技术的第二方面提供上述制备方法制备的沥青基活性炭。
9、本专利技术的第三方面提供上述沥青基活性炭作为超级电容器电极材料的应用。
10、本专利技术具有如下有益效果：
11、(1)本专利技术通过石油沥青、催化剂和交联剂的反应引入了不熔不溶的活性炭前驱体，由于沥青在交联剂、催化剂作用下形成网络结构，可以在后续的热处理过程中抑制因结构致密化作用所导致的孔隙结构消除现象，因此使得本专利技术的制备方法在获得具有相同比表面积的活性炭时相比现有技术碱用量大大降低，在工业化生产中可以延长设备使用寿命，提高安全性，降低后处理难度，利于安全环保。
12、(2)本专利技术中，石油沥青与交联剂相容性较好，可以形成较为均一的交联结构，但微观上，材料内部交联点与非交联点的结构差异会导致耐热性能的差异，使碳化分解过程不同步发生，优先碳化的部分形成大量微孔结构，后续在活化剂作用下极易扩展为更适用于电子进出的中孔结构，后碳化的部分得以维持骨架结构，减少活化过程中的孔塌陷，维持已形成的中孔结构。因此，制备的沥青基活性炭中孔孔容含量高，比表面积大，用作超级电容器的电极材料时孔隙利用率高，具有比电容高，电化学性能优异的特点。
13、本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种沥青基活性炭的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述交联剂选自环氧树脂、酚醛树脂、正硅酸乙酯、苯缩醛和稠环芳烃中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述催化剂选自三氟化硼、五氯化铌、氯化铁、氯化铝、三氟甲磺酸镧、三氟甲磺酸铈、三氟甲磺酸镨和三氟甲磺酸钕中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，以所述石油沥青、催化剂和交联剂的总重量计，所述催化剂的用量为5～15wt％，所述交联剂的用量为10～50wt％，余量为石油沥青；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述碳化的温度为300～500℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述碱性活化剂为KOH；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(4)中，所述洗涤为将所述活化产物用酸洗、去离子水洗至中性。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制备的沥青基活性炭。
9.根据权利要求8所述的沥青基
10.权利要求8或9所述的沥青基活性炭作为超级电容器电极材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种沥青基活性炭的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述交联剂选自环氧树脂、酚醛树脂、正硅酸乙酯、苯缩醛和稠环芳烃中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述催化剂选自三氟化硼、五氯化铌、氯化铁、氯化铝、三氟甲磺酸镧、三氟甲磺酸铈、三氟甲磺酸镨和三氟甲磺酸钕中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，以所述石油沥青、催化剂和交联剂的总重量计，所述催化剂的用量为5～15wt％，所述交联剂的用量为10～50wt％，余量为石油沥青；
5.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈婧，张韬毅，张龙贵，计文希，王蔼廉，薛锐生，张立波，韩翎，祝桂香，许宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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