[发明专利]一种大葱及废弃物制备多孔炭的方法

说明书

本发明涉及一种大葱及其废弃物制备多孔炭的方法，涉及多孔炭的制备技术领域。所述方法包括：(1)将大葱原料烘干并粉碎，然后置于加热炉内，通入保护性气体，加热炭化；(2)对步骤(1)所得产物酸洗后，再洗至中性，烘干；(3)将步骤(2)所得产物与活化剂混合、浸渍，然后置于加热炉内在保护性气氛下加热活化；(4)对步骤(3)所得产物酸洗、烘干，即得葱基多孔炭。本发明采用大葱及其废弃物作为原材料，制备的多孔炭灰分低，浸润性好，组装成得二电极体系双电层超级电容器具有高比电容、小等效串联电阻、高充放电效率以及低时间常数，特别是在高倍率下充放电具有优良的大电流充放电能力及能量密度。

技术领域

本发明涉及多孔炭的制备技术领域，具体涉及一种超级电容器多孔炭电极材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器作是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，兼具高能量密度、高功率密度、循环寿命长、充放电速度快、温度窗口大和倍率性能优异的优点，在信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等多个领域具有极其重要和广阔的应用前景。

目前，超级电容器电极材料主要包括以下几类：过渡金属氧化物，导电聚合物和炭系材料。在超级电容器电极材料中，最早应用、使用最广泛、目前产业化技术最成熟的是各种各样的炭材料，如活性炭、炭纳米管、石墨烯、炭气凝胶等。目前商业化超级电容器采用的电极活性材料即为活性炭材料。活性炭材料具有优异的物理化学性质，包括：高导电率、高比表面积、优异的化学和电化学稳定性，相对较低的成本等。活性炭材料能够被电解液利用的有效比表面积(电化学活性表面)大小是影响其电化学性能的关键因素。此外孔径大小、孔的类型以及孔结构炭材料表面的官能团或异质原子对其电化学电容行为也有显著影响。

一般而言，理论上只要是含炭的物质都可以用来制备活性炭，故可用于制备活性炭的原材料种类十分丰富。原料根据来源主要可分为植物类、矿物类、其他废弃物等几大类。植物类可使用的原材料包括：木材、椰壳、花生壳、毛竹、各种秸秆等，植物类原料多数是农林废弃物，灰分含量低，价格低廉，活化后特别容易形成发达的微孔结构，具有较高的机械强度和良好的吸附性能。目前植物类是制备活性炭的首选材料。

Farma等人在《Preparation of highly porous binderless activated carbonelectrodes from fibres of oil palm empty fruit bunches for application insupercapacitors》(DOI:10.1016/j.biortech.2013.01. 044)一文中以油棕果空果串中的纤维被加工成的自粘碳粒为前驱体，采用KOH活化法获得了比表面积1704m²·g^-1的多孔炭，其比电容达到150F·g^-1。

专利申请CN 104803383 A公开了一种利用樟树叶制备超级电容器用活性炭的方法，它是以樟树叶为原料，经水洗、烘干、酸浸、炭化、酸洗、烘干处理得到。制得的活性炭比表面积达963.70-1424.19m²/g，在300mA/g的放电电流下，其比容量达95-120F/g。

专利申请CN 102417179 A公开了采用花生壳为原料，用KOH进行活化处理，所得活性炭材料的比表面积达到1227m²/g，其作为电容器电极材料表现出较好的稳定性。

然而，上述现有技术所采用的生物质作为制备超级电容器电极材料前驱体，存在利用活化剂的活化效果较差、制备的活性炭材料的比表面积较小、难以对活性炭的孔隙结构和比表面积进行调整等问题，因此，有必要开发一种新的超级电容器多孔炭电极材料及其制备方法。

发明内容