[发明专利]一种超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法

权利要求书

1.一种超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，对采用两次激活工业化制备方法制得的活性炭的成品粉末进行高温反应处理，通过控制反应气氛、气压，反应时间和反应温度以调制活性炭孔壁厚度和控制在孔壁中的纳米晶晶粒独立形成。

2.根据权利要求1所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，经调控后的多孔活性炭形成的孔壁厚度在1.2～1.3nm范围，晶粒的尺度为1.09～1.19nm之间，活性炭本体孔径1.2nm，独立纳米晶碳层边缘大量暴露在孔的内壁表面。

3.根据权利要求1所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，所述的高温反应处理，其控制条件即过程如下:

将所述的活性炭成品粉末置于氧化铝钵体中，并置于气氛保护高温炉中或置于管式炉中，接着开始在高温炉反应室中充入氮气或氩气气体以排出炉中的氧气气氛，同时将高温炉由室温升温至设定温度；当达到设定温度时，停止保护气氛充入，接着将氮气或氩气气氛改为充入纯CO₂气体气氛，并在此设定温度下保温一定时间使活性炭与二氧化碳发生反应；反应结束后，停止充入纯CO₂气体，改为充入氮气或氩气保护气氛，并同时随炉降温至室温，之后停止充入保护气体，得到在孔壁中独立生成纳米晶的超级电容电极材料活性炭料。

4.根据权利要求3所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，所述高温炉升温速率为：9-12℃/min。

5.根据权利要求3所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，所述反应设定温度控制在：650～850℃。

6.根据权利要求3所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，所述的保温一定时间为：2～7h。

7.根据权利要求3所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，所述充入的保护和反应气体总流速分别控制为：升温阶段充入的保护气体流速为高温炉内每单位立方米反应室体积0.005～0.008m³/min；保温反应阶段充入反应气体的流速控制为0.01～0.025m³/min.(每千克物料)；降温阶段充入保护气体的流速控制在高温炉内每单位立方米反应室体积0.002～0.004m³/min。

8.根据权利要求3所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，所述的活性炭的成品粉末为采用两次激活工业化制备方法制得的活性炭经过酸洗、去杂、粉磨等后处理工艺过程得到的成品活性炭粉料。

9.根据权利要求3所述的超级电容电极材料活性炭中纳米晶形成控制制备方法，其特征在于，所述方法得到的活性炭制备得到的超级电容器单电极比电容达106.4～146.7F/g，能量密度为26.75～37.04Wh/kg。