[发明专利]乳胶海绵制备多孔碳纳米材料的方法

说明书

本发明公开了一种乳胶海绵制备多孔碳纳米材料的方法。所述方法按乳胶海绵、KOH与乙醇的质量比为1:1:1～2:1:2，将乳胶海绵粉末和KOH加入乙醇中，均匀混合后，100～150℃下加热除去乙醇，然后在惰性气体的保护下，将乳胶海绵进行分段煅烧，产物用盐酸洗涤去除杂质，再水和乙醇洗至中性，得到多孔碳纳米材料。本发明以丰富易得的乳胶海绵为原料，降低成本，不仅实现了乳胶海绵废料的回收利用，而且降低了废料对环境的污染，制备的多孔碳纳米材料比表面积高，其作电极材料组装的超级电容器具有较高的比电容，在1mol.L^‑1H₂SO₄中比电容达460F.g^‑1。

技术领域

本发明属于能源材料制备技术领域，涉及一种乳胶海绵制备多孔碳纳米材料的方法。

背景技术

乳胶海绵是一种以天然橡胶为主要原料的具有多泡孔结构的海绵制品，具有高弹性，高透气性、绿色环保等特点，广泛应用于座椅、沙发、床垫等家居产品和体育器材。目前乳胶海绵的处理方法都比较粗糙，大多是将其作为填充物处理。如果将海绵废料制备成具有良好电化学性能的多孔碳材料并应用于超级电容器以及锂离子电池中，将会使乳胶海绵废料的价值得到最大化开发利用。

目前多采用生物质材料制备多孔碳纳米材料，例如：Ping Cheng等人将香菇分别用H₃PO₄以及KOH活化来制备多孔碳纳米材料，该材料在水系以及有机电解质分别表现出优异的电化学性能，分别为306F.g^-1和149F.g^-1(Cheng Ping,et al.Hierarchically porouscarbon by activation of shiitake mushroom for capacitive en ergystorage.Carbon 93(2015):315-324.)；Yuhe Cao等人将玉米秸秆芯用KOH活化之后在管式炉中煅烧制备的多孔碳纳米材料在6mol.L^-1的KOH中具有323F.g^-1的比电容(Cao,Yuhe,etal.Hierarchical porous activated carbon for supercapacitor derived from cornstalk core by potassium hydroxide activation.Electrochimica Acta 212(2016):839-847.)；Lijing Xie等人将柳絮用KOH活化后高温煅烧制备多孔碳纳米材料，制备的多孔碳纳米材料在6mol.L^-1的KOH中具有优异的电化学性能为292F.g^-1(Xie Lijing,et al.Hierarchical Porous Carbon Microtubes Derived from Willow Catkins forSupercapacitor Application.Journal of Materials Chemistry A 4.5(2015):1637-1646.)。

发明内容

针对乳胶海绵废料回收再利用技术中的不足，本发明提供一种乳胶海绵制备多孔碳纳米材料的方法。该方法利用乳胶海绵废料制备具有高比表面积和较高比电容的多孔碳纳米材料。

本发明的技术方案如下：

乳胶海绵制备多孔碳纳米材料的方法，具体步骤如下：

按乳胶海绵、KOH与乙醇的质量比为1:1:1～2:1:2，将乳胶海绵粉末和KOH加入乙醇中，均匀混合后，100～150℃下加热除去乙醇，然后在惰性气体的保护下，将乳胶海绵进行分段煅烧，第一段煅烧温度为300～500℃，煅烧保温时间为1～3h，第二段煅烧温度为600～900℃，煅烧保温时间为1～3h，煅烧结束后，自然冷却，产物用盐酸洗涤去除杂质，再水和乙醇洗至中性，烘干，得到多孔碳纳米材料。

优选地，所述的乙醇浓度为95％。