[发明专利]用于制备超级电容的活性炭石墨烯改性方法

说明书

本发明公开了一种用于制备超级电容的活性炭石墨烯改性方法，包括：步骤一、将活性炭置于750～800℃的氮气或氩气保护条件下，进行脱氧得到活性炭脱氧料；步骤二、活性炭脱氧料冷却，然后使用0.5～5％质量浓度的硝酸镍或硝酸铁或硝酸钴溶液中浸渍1～3h，在100～120℃温度下干燥至水分含量1％以下，得到活性炭浸渍料；步骤三、将活性炭浸渍料置于800～1000℃的氩气保护条件下，保温30～180min，然后自然冷却即可。采用本案方法生成的活性炭灰分低，微孔发达，碘吸附值高，提高了活性炭吸附能力，生成的石墨烯能够与活性炭本身很好的结合，提高了活性炭的导电性。

技术领域

本发明涉及活性炭改性技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于制备超级电容的活性炭石墨烯改性方法。

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，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷，称其为界面双电层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板，电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。双电层电容器根据电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。

活性炭作为超级电容器碳电极中最经济的材料被广泛应用。廉价电极材料活性炭的各项性能直接影响着超级电容器在民用储能领域的快速推广。目前由于活性炭作为超级电容电极与其它碳材料相比，存在导电性能较差的缺陷，如何提高活性炭导电性已经成为活性炭研究的热点之一。石墨烯的高导电率已经在活性炭领域得到关注，已经有人将氧化石墨烯粉末与活性炭混合来提高活性炭的导电率并取得了相关专利，但是由于氧化石墨烯含氧，石墨烯的导电性大大降低，并且氧化石墨烯与活性炭互为独立的颗粒，很难有导电桥产生，电阻率很大，因此很难获得理想的导电性。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是提供一种用于制备超级电容的活性炭石墨烯改性方法，克服活性炭作为超级电容器原料进行石墨烯改性后与石墨烯难结合互为独立的颗粒导致难产生导电桥以及活性炭本身作为超级电容器原料导电性能较差的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于制备超级电容的活性炭石墨烯改性方法，包括：

步骤一、将活性炭置于750～800℃的氮气或氩气保护条件下，进行脱氧得到活性炭脱氧料；

步骤二、活性炭脱氧料冷却，然后使用0.5～5％质量浓度的硝酸镍或硝酸铁或硝酸钴溶液中浸渍1～3h，在100～120℃温度下干燥至水分含量1％以下，得到活性炭浸渍料；

步骤三、将活性炭浸渍料置于800～1000℃的氩气保护条件下，保温30～180min，然后自然冷却即可。

上述技术方案中，采用硝酸铁或硝酸镍或硝酸钴对脱氧后的活性炭进行浸渍，将经浸渍的活性炭置于高温及充满氩气的环境下进行石墨化处理，沿着浸渍面生成石墨烯。采用本案方法生成的活性炭灰分低，微孔发达，碘吸附值高，提高了活性炭吸附能力，生成的石墨烯能够与活性炭本身很好的结合，提高了活性炭的导电性。在高温下NO-与碳石墨生成类吡啶基和类吡咯基提高了电极电容性能。活性炭表面由于金属离子的存在，增加了超级电容器的赝电容，提高了超级电容器活性炭电极的比容量。在金属离子的催化下，降低了活性炭表面石墨化的温度，从2500-3000℃降低到800-1000℃，节约了能耗。

优选的是，所述的用于制备超级电容的活性炭石墨烯改性方法中，所述步骤一中，所述氮气或氩气的浓度为99.5％。