【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳材料，具体涉及一种多孔碳材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、双电层电容器(electric double layer capacitor,edlc)是一种新型储能装置，具有高功率密度和优异的循环稳定性，其中多孔碳被广泛应用为双电层电容器的电极材料。
2、双电层电容器是利用多孔碳电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量，在双电层电容器中，采用多孔碳材料制作成电极，超级电容器通过多孔碳吸附电解质溶液中的离子来储存电能，通过多孔碳解吸电解质溶液中的离子来释放电能，吸附和解吸为单纯的物理过程，理论上拥有近乎无限的充放电寿命，但是多孔碳材料往往纯度不高，含有大量杂质，例如硫、氮、氧等非金属元素以及铁、镍、镁等金属元素，这些杂质会与电解质溶液中的溶剂或溶质发生化学反应，导致器件稳定性变差、降低器件的容量和使用寿命。
3、多孔碳的制备原料、添加剂以及制备工艺条件对多孔碳的纯度产生较大影响。多孔碳的制备原料主要为生物质、煤炭或石油加工衍生物。其中生物质和煤炭中含有较多的灰分、重金属等杂质，这类杂质难以脱除；在石油加工衍生物中，乙烯焦油具有灰分低、金属、非金属杂质含量低等优点，但是乙烯焦油中含有较多的不饱和烯烃，热稳定性较差，在制备多孔碳的过程中容易被氧化，引入新的杂质。现有技术中，通常将乙烯焦油中的轻组分脱除后再用于制备多孔碳，例如专利文献cn106672966a公开一种利用乙烯焦油制备多孔碳的方法，将乙烯焦油经过预处理，用正庚烷回流把其中的轻组分去除，再经预氧化后得到多孔碳材料的前躯体，最后利用
4、因此，如何制得高纯度的多孔碳材料，并降低成本，是本领域技术人员的研究热点。
技术实现思路
1、针对上述缺陷，本专利技术提供一种多孔碳材料的制备方法，能够实现高纯度多孔碳的制备，且具有制备工艺简单、成本低等优点。
2、本专利技术还提供一种多孔碳材料，采用上述制备方法制得，具有纯度高、稳定性好等优点。
3、本专利技术还提供一种双电层电容器，采用上述多孔碳材料作为电极，具有能量效率高、循环稳定性好等优点。
4、本专利技术的第一方面，提供一种多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：取乙烯焦油的250℃～550℃馏分，对馏分进行加氢处理，得到加氢精制乙烯焦油；对部分加氢精制乙烯焦油进行预炭化处理，得到焦炭；将剩余加氢精制乙烯焦油、焦炭混合后形成混合物，对混合物进行活化处理，得到多孔碳材料。
5、根据本专利技术的一实施方式，预炭化处理在惰性气氛下进行，预炭化处理的温度为300℃～800℃。
6、根据本专利技术的一实施方式，焦炭与剩余加氢精制乙烯焦油的质量比为1：(0.01～0.8)。
7、根据本专利技术的一实施方式，采用活化剂对混合物进行活化处理，活化剂包括碱性化合物、水蒸气、二氧化碳中的至少一种。
8、根据本专利技术的一实施方式，活化处理的条件为：温度600℃～900℃，时间0.5h～3h。
9、根据本专利技术的一实施方式，取乙烯焦油的350℃～450℃范围内的馏分。
10、根据本专利技术的一实施方式，对混合物进行活化处理，得到初级多孔碳；还包括对初级多孔碳进行脱氧精制处理，得到多孔碳材料。
11、根据本专利技术的一实施方式，脱氧精制处理在真空还原气氛下进行，所述脱氧精制处理的条件为：真空度为-0.1mpa～-0.01mpa，温度为300℃～900℃，时间为0.5h～3h。
12、本专利技术的第二方面，提供一种多孔碳材料，采用上述的制备方法制得。
13、本专利技术的第三方面，提供一种双电层电容器，双电层电容器的电极包括上述的多孔碳材料
14、本专利技术的实施，至少具有以下有益效果：
15、本专利技术提供的多孔碳材料的制备方法，取乙烯焦油的250℃-550℃馏分，得到切除了含轻组分、灰分等杂质的馏分，对上述馏分加氢处理后，其中的硫、氮等不饱和结构被进一步去除，得到了杂质含量极低、稳定性好的加氢精制乙烯焦油，在后续处理过程中不易氧化变质。本专利技术采用预炭化处理后得到的焦炭为主要碳源，剩余加氢精制乙烯焦油作为改性剂，该改性剂不仅能够使混合物成型，而且能够填充于焦炭颗粒之间的缝隙中，提高产品的密度。此外，加氢精制乙烯焦油与焦炭的结构相似，在后续煅烧中二者能够均匀融合，促进产物的稳定性，并且不引入新的杂质。本专利技术提供的多孔碳材料的制备方法还具有制备方法简单、乙烯焦油原料利用率高等优点，能够实现批量制备，适合工业化生产。
16、本专利技术提供的多孔碳材料，采用上述方法制得，具有纯度高、稳定性好等优点，可以应用在超级电容、生物医药、催化等
，尤其能够作为电极材料应用于双电层电容器中，使得双电层电容器具备能量效率高、循环稳定性好等优点。
【技术保护点】
1.一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预炭化处理在惰性气氛下进行，预炭化处理的温度为300℃～800℃。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述焦炭与剩余所述加氢精制乙烯焦油的质量比为1：(0.01～0.8)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，采用活化剂对所述混合物进行所述活化处理，所述活化剂包括碱性化合物、水蒸气、二氧化碳中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述活化处理的条件为：温度600℃～900℃，时间0.5h～3h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，取乙烯焦油的350℃～450℃范围内的馏分。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，对所述混合物进行活化处理，得到初级多孔碳；还包括对所述初级多孔碳进行脱氧精制处理，得到所述多孔碳材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述脱氧精制处理在真空还原
9.一种多孔碳材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种双电层电容器，其特征在于，所述双电层电容器的电极包括权利要求9所述的多孔碳材料。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预炭化处理在惰性气氛下进行，预炭化处理的温度为300℃～800℃。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述焦炭与剩余所述加氢精制乙烯焦油的质量比为1：(0.01～0.8)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，采用活化剂对所述混合物进行所述活化处理，所述活化剂包括碱性化合物、水蒸气、二氧化碳中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述活化处理的条件为：温度600℃～900℃，时间0.5h～3h。
6.根据权利要求1-5...
【专利技术属性】
技术研发人员：李圣平，王路海，宋海朋，刘银东，曹玉亭，王丽涛，许倩，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。