一种用于超级电容器的碳纳米电极材料的纯化方法技术

本发明专利技术公开了属于材料纯化技术领域的一种用于超级电容器的碳纳米电极材料的纯化方法。该方法包括在液相中除去大部分杂质（无机氧化物载体、金属，金属硫化物，金属碳化物，或半导体元素或其碳化物），冷冻干燥，高温弱氧化性气体处理，在液相中再次除去残留杂质，冷冻干燥，高温惰性气体(或高温真空)中挥发除去残留的金属杂质或含氧、氮或磷的官能团等步骤。该方法可将碳纳米材料中的杂质总含量降低到5?mg/kg~0.01mg/kg以下，同时还能够保持用于超级电容器的碳纳米电极材料所需要的孔结构与堆积密度及导电性能等特征，具有易重复，低成本的优点。上述碳纳米电极材料由于纯度高，可使在4V~6.5V下工作的超级电容器循环寿命显著延长，安全性增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料纯化
，特别涉及。
技术介绍
超级电容器是一种利用电化学的电容原理来储存电能的设备，具有功率密度高，使用寿命长等优点，可以用作不稳定电流的储存(如风能与潮汐能)，以及大型交通工具(如轮船或飞机)的备用照明电源等。但与锂离子电池相比，超级电容器的能量密度比较低，其在交通工具与移动电子设备等方面的应用受到一定限制。目前商业化的电极材料主要是活性碳。活性碳具有比表面积大，孔结构丰富，价廉 易得等优点。但基于器件的能量密度仅有5 ffh/kg飞Wh/kg，不能满足实际应用的需要。因此，目前的发展趋势是制备性能更好的碳纳米管、石墨烯、纳米级的洋葱碳及纳米级的活性碳等材料来替代传统的微米级的活性碳。同时，选用性能更加好的有机电解液或离子液体，将目前活性碳适用的2.7 Vl V电压升至4 V飞.5 V操作。然而，能够放大制备碳纳米管、石墨烯、纳米级的洋葱碳及纳米级的活性碳等材料的方法，大多为催化的方法，使得这些碳纳米管、石墨烯、纳米级的洋葱碳及纳米级的活性碳等材料的初始产品中含有无机氧化物载体、金属及其硫化物或碳化物、半导体元素及其碳化物及氮、磷或氧等官能团。这些杂质在超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超级电容器的碳纳米电极材料的纯化方法，其特征在于该方法具体步骤如下 (1)在液相中用酸或碱除去碳纳米电极材料的大部分无机氧化物、金属或其碳化物或硫化物、及半导体元素或其碳化物，处理时间为I小时 24小时。(2)将经步骤(I)处理后的碳纳米电极材料用去离子水洗涤3飞次后，冷冻干燥； (3)将经步骤(2)处理后的碳纳米电极材料置于不含金属的容器中，在高温弱氧化性气体中处理，使部分被碳包覆的无机氧化物、金属或其碳化物或硫化物、及半导体元素或其碳化物杂质外露； (4)在液相中用酸或碱再次除去上述杂质，处理时间为I小时 24小时，用去离子水洗涤后再次冷冻干燥； (5)将上述冷冻干燥后的固相物质置于不含金属的容器中，在高温惰性气体中或高温真空下处理，除去残留金属与官能团杂质。2.根据权利要求I所述的一种用于超级电容器的碳纳米电极材料的纯化方法，其特征在于所述碳纳米电极材料的种类为碳纳米管、石墨烯、洋葱碳、纳米级的活性碳颗粒中的一种或多种；所述无机氧化物为含Si、Al、Mg、Zr或Ti元素的无机氧化物中的一种或多种，上述无机氧化物杂质的初始含量占杂质总质量分数的O. 59Γ80% ;所述金属或其碳化物或硫化物为 Mo、Fe、Co、Ni、W、Cu、Mn、Cr、Au、Ag、Pd、Rh、Mg、Sn、Al 或 Pb 金属或其碳化物或硫化物中的一种或多种，上述金属杂质或其碳化物或硫化物的初始含量占杂质总质量分数的O. 05°/Γ30% ;所述半导体元素或其碳化物为Si或Ge元素或其碳化物中的一种或多种，上述半导体元素或其碳化物的初始含量占杂质总质量分数的O. 0059Γ5% ;所述官能团为含氧、含氮或含磷的官...

【专利技术属性】
技术研发人员：骞伟中，郑超，崔超婕，余云涛，孔垂岩，赵梦强，魏飞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：