一种氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭的制备方法技术

一种氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭的制备方法，其特征在于将活性炭原料经水洗后加入氧化石墨烯水分散液，超声处理，加热至60℃~100℃后，恒温搅拌至混合均匀，再加入氨水和盐酸羟胺混合溶液进行还原，最后对反应体系进行过滤和烘干处理得到氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭，该活性炭的比表面积达1900?m2~2010m2，振实密度达0.30~0.33g/ml；其中活性炭和氧化石墨烯水分散液的质量比为1:1~1:100；氨水和盐酸羟胺的摩尔质量比为1:2~5:1；氧化石墨烯与盐酸羟胺的质量比为1:0.5~1:5；氧化石墨烯水分散液为氧化石墨烯和去离子水的质量比为1‰~20%的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于电极材料制备
。该方法是以传统果壳、木质和秸秆活性炭中的一种或几种为原料，经过去除杂质，匹配特定参数氧化石墨烯，在去离子水溶液中高温活化，利用氨水和盐酸羟胺将氧化石墨烯还原为石墨烯，再经过除水烘干后得到改性超级电容器用活性炭。本专利技术制备的活性炭比表面积1900m2~2010m2，振实密度0.30~0.33g/ml，用它制作的超级电容器，质量比电容达305F/g以上，体积比电容达193F/cm2。【专利说明】
本专利技术属于电极材料制备
，具体涉及，该方法是以传统果壳、木质和秸杆活性炭中的一种或几种为原料，经过去除杂质，匹配特定参数氧化石墨烯，在去离子水溶液中高温活化，利用氨水和盐酸羟胺将氧化石墨烯还原为石墨烯，再经过除水烘干后得到石墨烯改性超级电容器用活性炭。
技术介绍
超级电容器是一种新型电化学储能装置。由于它是根据电化学原理设计、制造出来的，因此又被称为电化学电容器，泛指具有高功率和高能量密度的电容器。超级电容器具有充放电快、使用寿命长、功率密度高、维护简单方便、经济环保等优点，有着越来越重要、越来越广泛的用途。碳材料，特别是Sp2杂化的碳材料，由于特殊的层状结构、超大的比表面积而成为重要储能装置的电极材料。碳材料如无定形碳、活性炭、石墨等已经广泛用于锂电池中。石墨烯因其拥有较高的比表面积和高的电导率，因此在作为电容器材料时具有比传统多孔碳材料更优异的性质，但是石墨烯体积比电容小，无法应用于大容量的超级电容器等电学器件。虽然用活性炭改性石墨烯可以提高石墨烯的体积比电容至119.7F/cm2，但其改性过程的活化温度较高，且石墨烯价格昂贵，同时由于目前没有大量制备石墨烯的技术，所以用石墨烯制备超级电容器用电极材料不能工业化生产。 活性炭是超级电容器使用最多的电极材料，具有比表面积高、电化学稳定性好、原料丰富等优点。但是活性炭导电性较差、孔径分布不合理，活性炭的微孔结构贡献了主要的比表面积，而离子在微孔中的迁移阻力较大，另外，传统活性炭制作的超级电容器散热性能不理想。因此，无论它的原料来源如何变化、制备工艺如何改进，传统的活性炭的比表面积已经达到了峰值，传统活性炭生产的电容器性能已经无法再获得很大的突破。因此，如何克服现有技术的不足已成为电极材料制备
亟需解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供，该方法制备的活性炭比表面积达1900 nT2010m2，振实密度达0.3(H).33g/ml，用它制作的超级电容器，质量比电容达305F/g以上，体积比电容达193F/2cm ο本专利技术采用的技术方案如下: 是将活性炭原料经水洗后加入氧化石墨烯水分散液，超声处理，加热至6o°c Kktc后，恒温搅拌至混合均匀充分，再加入氨水和盐酸氢胺混合溶液进行还原，最后对反应体系进行过滤和烘干处理得到氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭；其中活性炭和氧化石墨烯水分散液的质量比为1:广1:100，氨水和盐酸羟胺的摩尔质量比为1:10-5:1，氧化石墨烯与盐酸羟胺的质量比为1:0.5^1:5,氧化石墨烯水分散液为氧化石墨烯和去离子水的质量比为1%。^20%的混合物。进一步优选的是所述的活性炭原料是指由果壳活性炭、木质活性炭和秸杆活性炭中的一种或几种的组合物，其具体比例不做要求。进一步优选的是所述的活性炭原料粒度为900~10000目。进一步优选的是所述的水洗是指利用去离子水对活性炭原料进行至少2次洗涤。进一步优选的是所述的氧化石墨烯的片径为90ηη1600 μ m。进一步优选的是所述的超声处理的时间为0.5tTl0h。进一步优选的是所述的加热恒温条件下搅拌时间为0.5tTl0h。进一步优选的是所述的烘干时间为ltT24h。进一步优选的是所 述的洗涤次数为2飞次。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为:本专利技术通过引入氧化石墨烯，形成了石墨烯和活性炭构成的网路结构，首先使活性炭的比表面积得到充分利用，利用率达98%以上，其次大幅度提高了活性炭的导电性，从根本上改变了离子迁移阻力大的问题，再次，石墨烯优异的导热性能使器件的散热性能提高了 40%。本专利技术使用少量的石墨烯，避免使用较高的活化温度即可使获得的活性炭性能大幅度改良，综合使用成本低，附加值高，易于工业化生产。改性的活性炭比电容数据，比国际目前最好的高52.8%。【专利附图】【附图说明】图1为实施例5制备的氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭的电镜图。具体实施例下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1 是将900目的果壳活性炭经去离子水洗涤2次后加入氧化石墨烯水分散液，超声处理0.5h，加热至60°C后，恒温搅拌0.5h，再加入氨水和盐酸羟胺混合溶液进行还原，最后对反应体系进行过滤和Ih的烘干处理，即得到本实施例氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭；其中，果壳活性炭和氧化石墨烯水分散液的质量比为1:1，氨水和盐酸羟胺的摩尔质量比为1:2，氧化石墨烯与盐酸羟胺的质量比为1:0.5，氧化石墨烯水分散液为氧化石墨烯和去离子水的质量比为1%。的混合物，氧化石墨烯的片径为90nm。实施例2 是将10000目的木质活性炭经去离子水洗涤5次后加入氧化石墨烯水分散液，超声处理10h，加热至10(TC后，恒温搅拌10h，再加入氨水和盐酸羟胺混合溶液进行还原，最后对反应体系进行过滤和16h的烘干处理，即得到本实施例氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭；其中，木质活性炭和氧化石墨烯水分散液的质量比为1:100，氨水和盐酸羟胺的摩尔质量比为5:1，氧化石墨烯与盐酸羟胺的质量比为1:5，氧化石墨烯水分散液为氧化石墨烯和去离子水的质量比为20%的混合物，氧化石墨烯的片径为600 μ m。实施例3 是将1000目的秸杆活性炭经去离子水洗涤4次后加入氧化石墨烯水分散液，超声处理2h，加热至90°C后，恒温搅拌5h，再加入氨水和盐酸羟胺混合溶液进行还原，最后对反应体系进行过滤和20h的烘干处理，即得到本实施例氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭；其中，秸杆活性炭和氧化石墨烯水分散液的质量比为1:30，氨水和盐酸羟胺的摩尔质量比为2:1，氧化石墨烯与盐酸羟胺的质量比为1:1，氧化石墨烯水分散液为氧化石墨烯和去离子水的质量比为3%的混合物，氧化石墨烯的片径为lOOnm。实施例4 是将2000目的果壳活性炭和木质活性炭质量比按1:1的混合物经去离子水洗涤6次后加入氧化石墨烯水分散液，超声处理4h，加热至70°C后，恒温搅拌4h，再加入氨水和盐酸氢胺混合溶液进行还原，最后对反应体系进行过滤和15h的烘干处理，即得到本实施例氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭；其中，果壳活性炭和木质活性炭的混合物与氧化石墨烯水分散液的质量比为1:50，氨水和盐酸羟胺的摩尔质量比为1:1，氧化石墨烯与盐酸羟胺的质量比为1:1，氧化石墨烯水分散液为氧化石墨烯和去离子水的质量比为6%的混合物，氧化石墨烯的片径为500nm。 实施例5 是将2000目的果壳活性炭和秸杆活性炭质量比按1:1的混合物经去离子水洗涤4次后加入氧化石墨烯水分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭的制备方法，其特征在于将活性炭原料经水洗后加入氧化石墨烯水分散液，超声处理，加热至60℃~100℃后，恒温搅拌至混合均匀，再加入氨水和盐酸羟胺混合溶液进行还原，最后对反应体系进行过滤和烘干处理得到氧化石墨烯改性超级电容器用活性炭，该活性炭的比表面积达1900?m2~2010m2，振实密度达0.30~0.33g/ml；其中活性炭和氧化石墨烯水分散液的质量比为1:1~1:100；氨水和盐酸羟胺的摩尔质量比为1:2~5:1；氧化石墨烯与盐酸羟胺的质量比为1:0.5~1:5；氧化石墨烯水分散液为氧化石墨烯和去离子水的质量比为1‰~20%的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王云峰，李晓斐，
申请(专利权)人：盐城纳新天地新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：