基于茄子制备超级电容器用生物质多孔碳的方法

本发明涉及生物质基碳材料，特别涉及一种基于茄子制备超级电容器用生物质多孔碳的方法。

背景技术：

1、活性碳材料是一种用含碳物质在惰性气体中高温碳化形成的一种碳材料。由于其具有较高的比表面积、较低的成本，因此被广泛应用于环保、能源、医药、化工等领域。

2、超极电容器是一种介于传统电容器与充电电池之间的储能装置，具有稳定性高、安全性好、超长循环寿命、充电效率高等特点。其中，超极电容器中的活性炭可大量来源于植物类原料。植物类原料来源很广，就比如，茄子作为一种相对生长快速的生物，其内部含有很高的纤维素含量，其为碳化提供了高碳量，而且成本低廉。

3、但大多数生物活性碳材料的电容都还有很大的提升空间。为了更进一步提高活性碳材料的电容，本领域的研究工作者已取得了一定的成效。如，中国专利cn113184848a公开了一种制备基于柚子皮的超级电容器用生物质多孔碳；此专利制备的产物在电流密度为1a/g时，拥有228f/g的比电容。但是其制备步骤复杂，成本较大。如何通过生物活性炭来合成具有高比电容的电极材料是其中一个关键的技术难点。目前来看，急需要开发一种简单且成本低廉、绿色可靠，并且具有可控性、节约能源特点的超级电容器用生物质多孔碳的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种基于茄子制备超级电容器用生物质多孔碳的方法。本发明设计了一种绿色、可行和低成本的生物质多孔碳制备方法，利用茄子合成了高性能超级电容器电极材料。制得的电极材料在大电流密度下也能保证比电容的稳定性。本发明提高了生物基活性碳材料用于电容的可控性，并减少了能源浪费，有很好的研究价值。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种生物质多孔碳的制备方法，包括以下步骤：

4、将茄子进行干燥处理，得到茄子干品；将溶剂、活化剂和茄子干品混合，反应，得改性茄子生物质；

5、将所述改性茄子生物质进行碳化处理，即得所述生物质多孔碳。

6、优选地，所述茄子为去除表皮、内芯，只保留外壁的茄子。

7、优选地，所述干燥为干燥至含水量≤5wt％。

8、优选地，所述溶剂为乙醇。

9、优选地，所述活化剂为氢氧化钾。

10、优选地，所述溶剂、活化剂和茄子干品的质量比为15：2：1-2。

11、优选地，所述反应的时间为4h。

12、优选地，所述碳化处理包括以下步骤：

13、保护气氛下，将所述改性茄子生物质以10℃/min的升温速率升温至800-900℃，保温1-2h，即完成所述碳化处理。

14、本发明技术方案之二：提供一种根据上述制备方法得到的生物质多孔碳。

15、本发明技术方案之三：提供一种上述生物质多孔碳在制备超级电容器中的应用。

16、本发明的有益技术效果如下：

17、本发明基于茄子制备了一款超级电容器用生物质多孔碳，茄子作为制备电容器的原材料，其来源丰富、价格低廉、绿色无污染。

18、本发明通过以氢氧化钾为活化剂，能够使制得的改性茄子生物质具有更优异的储电性能；这主要是由于其被氢氧化钾活化后，可以形成更高的石墨化程度，导致其有更高的比电容。

19、本发明采用化学活化法制备的高稳定性低成本生物炭电极材料，其性能优于传统的物理活化法活性碳材料电极，本发明所制备的生物活性碳材料具有极高的碳含量，导致其电阻较低，有较高的比表面积，使其拥有较好的比电容。在10mv/s的扫描速率下，材料比电容达138f/g。且成本远低于石墨烯电极、碳纳米管电极等，是一款低成本、高比电容的电极材料方案。本发明解决了超级电容器电极制备中生物活性碳电容低、稳定性差的问题，同时降低了成本，减少了能源浪费。

20、本发明设计了一种绿色、可行和低成本的生物质多孔碳制备方法，利用茄子合成了高性能超级电容器电极材料。制得的电极材料在大电流密度下也能保证比电容的稳定性。本发明提高了生物基活性碳材料用于电容的可控性，并减少了能源浪费，有很好的研究价值。

技术特征：

1.一种生物质多孔碳的制备方法，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，所述茄子为去除外果皮的茄子。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为干燥至含水量≤5wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化剂为氢氧化钾。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂、活化剂和茄子干品的质量比为15：2：1-2。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为4h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理包括以下步骤：

9.一种根据权利要求1-8任一项所述制备方法得到的生物质多孔碳。

10.一种权利要求9所述的生物质多孔碳在制备超级电容器中的应用。

技术总结
本发明公开了一种基于茄子制备超级电容器用生物质多孔碳的方法，属于生物质基碳材料技术领域。所述生物质多孔碳的制备方法包括以下步骤：将茄子进行干燥处理，得到茄子干品；将溶剂、活化剂和茄子干品混合，反应，得改性茄子生物质；将所述改性茄子生物质进行碳化处理，即得所述生物质多孔碳。本发明设计了一种绿色、可行和低成本的生物质多孔碳制备方法，利用茄子合成了高性能超级电容器电极材料。制得的电极材料在大电流密度下也能保证比电容的稳定性。本发明提高了生物基活性碳材料用于电容的可控性，并减少了能源浪费，有很好的研究价值。

技术研发人员：李贞玉,陈新旭
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21