[发明专利]一种基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法

权利要求书

1.一种基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)收集生物质厌氧干发酵后沼渣，通过去离子水洗涤、酸浸泡或碱浸泡的方法进行预处理，然后在100-105℃烘干10-12h，粉碎过40-100目筛，获得备用沼渣颗粒；

或：收集生物质厌氧干发酵后沼渣，通过去离子水洗涤、酸浸泡或碱浸泡的方法进行预处理，然后在100-105℃烘干10-12h，再加入占烘干后沼渣质量0.1％-2％的铁氧化物，粉碎过40-100目筛，获得备用沼渣颗粒；

(2)将步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于高温管式炉中，在惰性气体保护下，以2-15℃/min的升温速率升温至350-550℃，恒温碳化0.5-2h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；

(3)将步骤(2)所得碳化料粉末与活化剂按质量比1:1-4混合，然后加入与碳化料粉末质量体积比为1g:30～150mL的去离子水，超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10-12h，最后放入干燥箱中100℃下干燥2-3h；

所得产物置于高温管式炉中，在惰性气体保护下，以2-15℃/min的升温速率升至650-900℃，恒温活化0.5-2h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；

(4)将步骤(3)所得活化产物置于浓酸中，超声浸泡10-30min，然后用80℃去离子水洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10-12h，最后过200-400目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭；

(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂和粘结剂按质量比7-9：1-2：1-2混合，滴加适量有机溶剂并超声分散均匀，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于集流体上，90-100℃下真空干燥12-14h，最后通过压片机在10-15MPa下压片10-30s，即制得超级电容器电极片。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述生物质为玉米秸秆或稻壳。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述酸浸泡是将沼渣加入到质量浓度为0.5％-2％稀硫酸中浸泡2-5h，然后用去离子水冲洗至中性；所述碱浸泡是将沼渣加入到质量浓度为20％-30％的氢氧化钠溶液中浸泡2-5h，然后用去离子水冲洗至中性。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述铁氧化物为褐铁矿。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述惰性气体为高纯氮气、高纯氩气或二氧化碳。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸或者氯化锌中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中所述浓酸为浓硝酸或浓盐酸；所述浓酸的质量浓度为20-37.5％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述导电剂为乙炔黑、炭黑或石墨，所述粘结剂为PVDF或PTFE，所述有机溶剂为无水乙醇或N-甲基吡咯烷酮，所述集流体为铜箔、铝箔、泡沫镍或碳纸。