[发明专利]一种含微孔-介孔孔道的生物质活性炭基电极材料的定向合成方法及其应用

权利要求书

1.一种含微孔-介孔孔道的生物质活性炭基电极材料的定向合成方法，其特征在于，以生长迅速且富含多种元素的马尾藻作为前驱体，引入NH₃·H₂O定向溶解脱除部分木质素组分，松弛马尾藻化学结构并选择性构建马尾藻基体残缺孔隙，实现KOH活化剂在处理后的马尾藻基体内沿残缺孔隙定向浸渍，经活化反应构建了分布均匀的碳基介孔孔道，并在介孔孔道表面形成大量微孔，从而制备了微孔和介孔孔道联通存在的高比表面积活性炭电极材料，所述活性炭电极材料，大量微孔实现离子的高效吸附，介孔孔道强化了离子的快速传输，从而获得高的比电容，包括如下步骤：

步骤1，将马尾藻原料用去离子水洗涤，于105℃下干燥72h，用粉碎机破碎后过80目的筛网进行筛分得马尾藻粉末；

步骤2，分别称取10wt.％的NH₃·H₂O和马尾藻粉末并将两者混合，封口后在80℃的温度下进行12h的水浴加热，干燥后再次破碎至80目得到经氨水预处理的马尾藻粉末；

步骤3，将经氨水预处理的马尾藻粉末置于气氛管式炉中，在N₂氛围下进行碳化，破碎过80目筛得到马尾藻半焦；

步骤4，将马尾藻半焦与KOH混合后放入气氛管式炉中，在N₂氛围下进行活化；

步骤5，将活化后的混合物用1mol L^-1的盐酸酸洗，随后用大量去离子水冲洗使pH呈中性，干燥后得比表面积能够达到3000m² g^-1的生物质活性炭基电极材料。

2.根据权利要求1所述的一种含微孔-介孔孔道的生物质活性炭基电极材料的定向合成方法，其特征在于，步骤2中所述NH₃·H₂O与马尾藻粉末之比为100mL:10g。

3.根据权利要求1所述的一种含微孔-介孔孔道的生物质活性炭基电极材料的定向合成方法，其特征在于，步骤3中的升温速率为5℃·min^-1，碳化温度600℃，碳化时间3h。

4.根据权利要求1所述的一种含微孔-介孔孔道的生物质活性炭基电极材料的定向合成方法，其特征在于，步骤4中马尾藻半焦与KOH的质量比为1:4，升温速率为10℃·min^-1，活化温度800℃，活化时间2h。

5.根据权利要求1所述的一种一种含微孔-介孔孔道的生物质活性炭基电极材料的定向合成方法，其特征在于，步骤5中的盐酸与步骤4中的KOH的摩尔比为1.5:1。

6.基于权利要求1所得的生物质活性炭基电极材料在制备超级电容器的电极上的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，将生物质活性炭基电极材料研磨至200目后，与乙炔黑、PTFE按照质量比8:1:1的比例混合于研钵中，加乙醇使其混合均匀，再将约10mg的混合物涂抹于泡沫镍上，在10MPa的压强下压片30s，干燥保证乙醇完全脱除，得到含微孔-介孔孔道的生物质碳基电极。