一种碱木质素基超级电容器用多孔炭材料及其制备方法和应用与流程

文档序号:12389767阅读:来源:国知局

技术特征:

1.碱木质素基超级电容器用多孔炭材料的制备方法,其特征在于将造纸黑液中粗提纯的碱木质素与三嵌段聚合物Pluronic F127和Mg(CH3COO)2·4H2O混合,其中碱木质素与Pluronic F127的质量比为1:(1~3),Mg(CH3COO)2·4H2O的加入量为碱木质素质量的1~10倍,加入甲醛与盐酸充分搅拌均匀得混合液,甲醛加入量为总溶液体积的1%~2%,盐酸加入量为总溶液体积的0.5%~1%;将上述混合液置于40℃~80℃烘箱中干燥,得到黑褐色固体;然后将黑褐色固体置于管式炉中进行炭化反应,炭化温度为800℃~1000℃,炭化反应以程序升温的方式,在氮气或惰性气体保护下进行,反应结束后持续通入氮气或惰性气体冷却至室温;最后进行酸洗、水洗,干燥后得到黑色粉末状的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料。

2.根据权利要求1所述的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料的制备方法,其特征在于所述碱木质素的粗提纯方法为:将造纸黑液中碱木质素溶于水后,用无机酸调节pH至7~9,过滤后取滤液;然后继续用无机酸调节pH至2~3,在70℃~100℃中搅拌6h~9h,过滤、水洗2~3次并干燥后得到粗提纯的碱木质素。

3.根据权利要求1所述的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料的制备方法,其特征在于所述碱木质素与Pluronic F127按照1:1、1:2或1:3的质量比溶于200mL~400mL四氢呋喃中,然后称取1~10倍于碱木质素质量的Mg(CH3COO)2·4H2O溶于200mL~400mL水中,最后将两种溶液混合。

4.根据权利要求1所述的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料的制备方法,其特征在于所述甲醛的最佳用量为2mL,盐酸的浓度为6mol/L。

5.根据权利要求1所述的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料的制备方法,其特征在于所述惰性气体为氩气或氮氩的任意比混合气。

6.根据权利要求1所述的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料的制备方法,其特征在于所述炭化过程中程序升温方法为以1℃/min速率加热至300℃~400℃,然后继续以2~5℃/min加热至800℃~1000℃进行炭化,在目标温度下保持15min~60min。

7.根据权利要求1所述的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料的制备方法,其特征在于所述酸洗是指用无机酸洗涤至中性,所述无机酸为盐酸、硫酸中的至少一种;所述水洗是指用去离子水洗涤2~3次。

8.权利要求1~7任一所述方法制得的碱木质素基超级电容器用多孔炭材料,其特征在于:该多孔炭材料为黑色粉末状固体颗粒,中孔率≥81%,孔径集中分布在6~10nm,比表面积高达682.3~853.4m2/g,总孔容积为0.73~1.02cm3/g。

9.权利要求9所述多孔炭材料在制备双电层超级电容器电极中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于所述电极材料由多孔炭材料:乙炔黑:聚四氟乙烯(PTFE)=85%:10%:5%的质量比配制而成。

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