[发明专利]竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法

权利要求书

1.一种竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于，所述的制备方 法按如下步骤进行：

(1)碳化：氮气保护下，原料竹粉经两阶段碳化处理，得到碳化产物；

所述的两阶段碳化处理为：第一阶段于200～300℃保温1～3h，第二阶段于700～900℃保 温1～3h；

(2)碱活化：将步骤(1)得到的碳化产物与碱、水均匀混合，并将所得混合物置于 80～100℃烘箱中加热至混合物中水分含量为初始的10％～30％，接着进行两阶段活化处理， 活化处理后所得活化物料经酸中和、去离子水洗涤至中性，再置于80～100℃真空干燥箱中 干燥12～24h，制得碱活化竹碳粉；

所述碳化产物与碱、水的质量比为1：2～7：2～9；所述的两阶段活化处理为：第一阶段 于200～300℃保温1～3h，第二阶段于700～900℃保温1～3h；

(3)杂元素掺杂：将步骤(2)得到的碱活化竹碳粉加入磷氮掺杂溶液中，先于30～40KHz 超声30～40min混合均匀，再于120～180℃进行水热反应12～24h，之后冷却至室温，反应液 经离心或过滤得到固体产物，将所得固体产物用水和乙醇洗涤至中性，再置于80～100℃真 空干燥箱中干燥12～24h，即得成品；

所述碱活化竹碳粉与磷氮掺杂溶液的质量比为1：40～70；所述的磷氮掺杂溶液为尿素- 磷酸混合水溶液或者氨水-磷酸混合水溶液；所述尿素-磷酸混合水溶液中，尿素的浓度为 60～120g/L，磷酸的浓度为60～120g/L；所述氨水-磷酸混合水溶液中，氨浓度为10～40g/L， 磷酸的浓度为60～120g/L。

2.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 所述的原料竹粉为毛竹竹粉。

3.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(1)中，所述的两阶段碳化处理在程序控温管式炉中进行，升温速度为1～5℃/min。

4.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(2)中，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

5.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(2)中，所述碳化产物与碱、水的质量比为1：4～5：5～7。

6.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(2)中，所述的两阶段活化处理在程序控温管式炉中进行，升温速度为1～5℃/min。

7.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(2)中，所述酸中和使用的酸为5wt％～10wt％盐酸或5wt％～10wt％硫酸。

8.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(3)中，所述碱活化竹碳粉与磷氮掺杂溶液的质量比为1：50～60。

9.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(3)中，所述尿素-磷酸混合水溶液中，尿素的浓度为70～100g/L，磷酸的浓度为 70～100g/L；所述氨水-磷酸混合水溶液中，氨浓度为15～30g/L，磷酸的浓度为70～100g/L。

10.如权利要求1所述的竹粉为原料制备碳基超级电容器电极材料的方法，其特征在于， 步骤(3)中，所述水热反应的温度为140～160℃，反应时间为16～20h。