[发明专利]生物质多孔碳纤维、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了生物质多孔碳纤维、其制备方法及应用，涉及碳材料技术领域。生物质多孔碳纤维的制备方法包括：强碱溶液预嵌入植物纤维得到多孔碳纤维前驱体；再将所述多孔碳纤维前驱体与强碱在600‑800℃的条件下进行反应。生物质多孔碳纤维由上述制备方法制备而得，是一种三维互联互通的多孔生物质碳材料，多孔生物碳材料具备很好的倍率性能和循环稳定性，特别适合于大尺寸的离子液体或有机电解液体系中，可以在制备储能元器件中得到应用。

技术领域

本发明涉及碳材料技术领域，且特别涉及生物质多孔碳纤维、其制备方法及应用。

背景技术

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法。与传统电容器相比，它具有较大的容量、比能量或能力密度，较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比，它又具有较高的比功率，且对环境无污染。其中，碳材料因其具有较高的导电性和热稳定性，已经成为超级电容器电极材料的研究热点。

传统的生物质碳材料的制备包括以下两种方法：(1)采用活化剂研磨热反应实现生物质碳材料的制备，该方法难以实现生物质碳材料内部的活化；(2)采用物理法实现生物质碳材料的制备，该方法反应周期长，得到的碳材料品质不高，存在一定的资源浪费。

更为重要的是，现有的制备方法制备得到的生物质碳材料应用在储能领域中，尤其在大尺寸的离子液体和有机电解液体系中，表现出倍率性能差以及循环稳定性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质多孔碳纤维的制备方法，旨在提升生物碳材料在大尺寸的离子液体或有机电解液体系中的倍率性能和循环稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种生物质多孔碳纤维，其在大尺寸的离子液体或有机电解液体系中，具有很好的倍率性能和循环稳定性。

本发明的第三目的在于提供上述生物质多孔碳纤维在制备电极材料中的应用。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种生物质多孔碳纤维的制备方法，包括：

强碱溶液预嵌入植物纤维得到多孔碳纤维前驱体；再将所述多孔碳纤维前驱体与强碱在600-800℃的条件下进行反应。

本发明还提出了一种生物质多孔碳纤维，由上述制备方法制备而得。

本发明还提出了上述生物质多孔碳纤维在制备储能元器件中的应用；储能元器件为超级电容器。

本发明实施例提供一种生物质多孔碳纤维及其制备方法的有益效果是：其通过先将强碱溶液预嵌入植物纤维得到多孔碳纤维前驱体，一方面可以很好的实现内部木质素和半纤维素的去除，另一方面可以成功实现强碱分子在纤维内部的铆接。经过活化之后纤维的表面有很多孔洞，再经过与强碱进行热反应之后得到三维互联互通的多孔生物质碳材料。制备得到的多孔生物炭材料具备很好的倍率性能和循环稳定性，特别适合于大尺寸的离子液体或有机电解液体系中，可以在制备储能元器件中得到应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中制备方法的原理图；

图2为天然苎麻、苎麻纤维的前驱体和多孔碳纤维的SEM图像及TEM图像；

图3为多孔碳纤维对称超级电容器在EMIMBF4离子液体电解液中的电化学性能测试结果；

图4为实施例1中的多孔碳纤维的形貌图；