本发明专利技术公开了一种制备生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，具体涉及一种浓酸水解生物质、糖酸溶液原位缩聚炭化、一定条件下活化制备高比表面积和高比电容量的新方法。本发明专利技术包括具体步骤如下：首先将生物质用一定浓度的无机酸水解，过滤得糖酸溶液和滤渣；调整糖酸溶液的浓度，缩聚炭化制备水热碳；将水热碳与活化剂按一定质量比混合，进行活化处理，制备超级电容器用活性炭。本发明专利技术所述用生物质制备超级电容器用活性炭的方法，是可持续发展的绿色工艺路线。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，具体涉及一种浓酸水解生物质、糖酸溶液原位缩聚炭化、一定条件下活化处理，制备具有高比表面积和高比电容量活性炭的新方法。
技术介绍
在社会经济迅速发展，资源日渐短缺的今天，新型储能元件超级电容器得到快速发展，它很好地弥补了电池和燃料电池功率低、耐大电流充放电性能差和传统电容器储能密度小的缺点，在电动汽车、移动通讯、信息技术、航空航天和国防科技等领域的不断应用， 使其越来越受到人们的关注，各国纷纷制定出电化学电容器的发展计划，将其列为国家重点的战略研究对象。特别是环保汽车、电动汽车的出现，大功率和电化学电容器更显示了其前所未有的应用前景。因此，近年来电化学电容器的研究呈现出空前的研究热潮。而电极材料是决定电化学电容器性能的关键因素，所以电化学电容器电极材料的研究已经成为电化学电容器研究的热点。在超级电容器的各种电极材料中，价格低廉的活性炭材料是应用最广泛也是技术最成熟的一类。炭材料具有优良的导热和导电性能，其密度低，抗化学腐蚀性能好，热膨胀系数小，弹性模量不高。可通过不同方法制得粉末、块状、纤维、布、毡等多种形态，同时还拥有多种同素异形体(如石墨、金刚石、富勒烯)，也可因石墨化程度的不同而具有不同的空间结构，故被广泛用于电化学领域作电极材料。专利CNI01648706A公开了一种以石油焦为原料，经过研磨，以氢氧化钾为活化剂制备超级电容器用活性炭。专利CN101759181A公开了一种以杏壳、桃壳等硬质果壳或玉米芯为原料，以一定量磷酸为活化剂，磷酸二氢钾或磷酸二氢钠为扩孔剂制备比电容量达200F/g的活性炭。专利CNI01525132A公开了一种以淀粉(氧化交联淀粉、玉米阳离子淀粉、接枝共聚淀粉、可溶性淀粉或木薯淀粉)为原料，氢氧化钾为活化剂生产超级电容器用活性炭的方法。以上专利所用原料在不同程度上存在来源受限的问题，不适合大规模生产。本专利技术是在前期工作的基础上，以生物质这种可再生资源为原料，采用先对生物质进行酸处理，再利用其水解液原位缩聚碳化，一定条件下活化处理，制备具有高比表面积、高比电容量活性炭的新方法，此种制备超级电容器用活性炭的方法还未见专利报道。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种利用生物质制备超级电容器用活性炭的新方法。本专利技术首先将生物质与32 72wt%的无机酸按固液比1 5 10 (Kg/L)混合，升温至50°C，水解10分钟，过滤得糖酸溶液和滤渣；调整糖酸溶液的酸浓度为42 62wt%， 在温度为95°C下，缩聚炭化反应6小时，固体过滤，洗涤、干燥，制得水热碳；将水热碳500°C 热处理后与活化剂按质量比1 2 5 (Kg/Kg)混合，将其在400°C下反应0. 5小时，750 800°C下活化反应1小时，固体过滤、洗涤、干燥，将制备的活性炭进行比表面积和比电容测试，得到比表面积达3662m2/g，比电容量达352F/g的活性炭。本专利技术的特征在于所述生产超级电容器用活性炭的生物质为稻壳、玉米芯、玉米秸秆等农业废弃物和锯末、树枝等林业废弃物。本专利技术的特征在于所述的无机酸为磷酸、硫酸或其混合酸溶液。本专利技术的特征在于所述活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠和磷酸。本专利技术的特征在于糖酸溶液缩聚炭化后，过滤所得滤液，调整酸浓度后，返回水解工序循环利用。具体实施例方式实施例1 将稻壳与72% H2SO4按固液比为1 10 (Kg/L)混合，置于50°C水浴中水解10分钟，调节酸浓度为52%，过滤得到糖酸溶液；再将糖酸溶液置于95°C水浴中炭化反应6小时，过滤、水洗、干燥，得水热碳，将水热碳500°C热处理后与氢氧化钾按质量比1 3 混合，400°C反应0. 5小时，800°C下活化反应1小时，固体过滤、洗涤、干燥，制备比表面积为 2185m2/g,比电容量为225F/g的超级电容器用活性炭。实施例2 改变水热碳与活化剂用量比为1 4，其他条件同实施例1，制备出比表面积为M35m2/g，比电容量为256F/g的超级电容器用活性炭。实施例3 改变水热碳与活化剂用量比为1 5，其他条件同实施例1，制备出比表面积为3276m2/g，比电容量为272F/g的超级电容器用活性炭。实施例4:改变水热碳与活化剂用量比为1 2，其他条件同实施例1，制备出比表面积为1948m2/g，比电容量为193F/g的超级电容器用活性炭。实施例5 改变缩聚炭化的酸浓度为42%，其他条件同实施例3，制备出比表面积为3662m2/g，比电容量为352F/g的超级电容器用活性炭。实施例6 改变缩聚炭化的酸浓度为62%，其他条件同实施例3，制备出比表面积为^07m2/g，比电容量为的超级电容器用活性炭。实施例7:改变活化剂为氢氧化钠，水热碳与活化剂质量比为1 3，400°C下反应 0. 5小时，750°C下活化反应1小时，其他条件同实施例1，制备出比表面积为2238m2/g，比电容量为213F/g的超级电容器用活性炭。实施例8 改变稻壳硫酸水解的固液比为1 5 (Kg/L)，其他条件同实施例3，制备出比表面积为3058m2/g，比电容量为270F/g的超级电容器用活性炭。实施例9 改变活化剂为磷酸，水热碳与磷酸质量比为1 5，500°C下活化反应1 小时，固体过滤、洗涤、干燥，制备出比表面积为2180m2/g，比电容量为208F/g的超级电容器用活性炭。实施例10 改变硫酸质量分数为52%，将稻壳与52% H2SO4按固液比为1 10(Kg/ L)混合，其他条件同实施例1，制备出比表面积为2013m2/g，比电容量为196F/g的超级电容器用活性炭。权利要求1.生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，其具体步骤如下首先将生物质与32 72wt%的无机酸按固液比1 5 10 (Kg/L)混合，升温至50°C， 水解10分钟，过滤得糖酸溶液和滤渣；调整糖酸溶液的酸浓度为42 62wt%，在温度为 95°C下缩聚炭化反应6小时，过滤，洗涤、干燥，制备水热碳；将水热碳与活化剂按质量比 1 2 5 (Kg/Kg)混合，将混合物在400°C下反应0. 5小时，750 800°C活化反应1小时， 固体过滤，洗涤、干燥，制备高比表面积和高比电容量的活性炭。2.一种如权利要求1所述的生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于 所述生产活性炭的生物质为稻壳、玉米芯、玉米秸秆等农业废弃物和锯末、树枝等林业废弃物。3.—种如权利要求1所述的生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于 所述的无机酸为磷酸、硫酸或其混合酸溶液。4.一种如权利要求1所述的生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于 所述活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或磷酸。5.一种如权利要求1所述的生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于 糖酸溶液缩聚炭化后，过滤所得滤液，调整酸浓度后，返回水解工序循环利用。全文摘要本专利技术公开了一种制备生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，具体涉及一种浓酸水解生物质、糖酸溶液原位缩聚炭化、一定条件下活化制备高比表面积和高比电容量的新方法。本专利技术包括具体步骤如下首先将生物质用一定浓度的无机酸水解，过滤得糖酸溶液和滤渣；调整糖酸溶液的浓度，缩聚炭化制备水热碳；将水热碳与活化剂按一定质量比混合，进行活化处理，制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．生物质基超级电容器用活性炭的生产方法，其具体步骤如下：首先将生物质与３２～７２ｗｔ％的无机酸按固液比１∶５～１０（Ｋｇ／Ｌ）混合，升温至５０℃，水解１０分钟，过滤得糖酸溶液和滤渣；调整糖酸溶液的酸浓度为４２～６２ｗｔ％，在温度为９５℃下缩聚炭化反应６小时，过滤，洗涤、干燥，制备水热碳；将水热碳与活化剂按质量比１∶２～５（Ｋｇ／Ｋｇ）混合，将混合物在４００℃下反应０．５小时，７５０～８００℃活化反应１小时，固体过滤，洗涤、干燥，制备高比表面积和高比电容量的活性炭。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉鹏，王丽丽，王子忱，丁雪峰，朱燕超，赵旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82
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