[发明专利]介质阻挡等离子体改性微波活化木质素基炭电极制备方法

摘要

本发明是介质阻挡等离子体改性微波活化木质素基炭电极制备方法，属于生物质材料领域。其工艺是采用碱性水溶液萃取法对工业木质素进行提纯，再微波辅助活化后得到木质素基活性炭，用介质阻挡等离子体对其进行改性后与聚四氟乙烯乳液和乙炔黑混合、碾压、干燥，压制在泡沫镍上制得炭电极。经介质阻挡等离子体处理后，在1～5分钟内使木质素基活性炭的比表面积提高5～30％，微孔比例增至80％以上，氧元素、氮元素含量提高2～5倍，用其制备的炭电极比电容较等离子体处理前提高15～45％。

主权项

1.介质阻挡等离子体改性微波活化木质素基炭电极制备方法，其特征在于：所述的介质阻挡等离子体改性微波活化木质素基炭电极是按以下步骤制备的：步骤一：木质素提纯：采用碱性水溶液萃取法对工业木质素进行提纯，去除杂质，以减少对后续活化过程的影响；步骤二：微波辅助活化制备木质素基活性炭；以KOH溶液为活化剂，按木质素与KOH质量比1∶3混合后直接放入微波反应器中进行活化处理，得到木质素基活性炭；步骤三：介质阻挡等离子体改性木质素基活性炭；采用介质阻挡等离子体处理设备对微波辅助活化木质素基活性炭进行快速改性处理，通过等离子体中的电子、离子、原子、分子以及光子高能量活性粒子对木质素基活性炭的物理刻蚀作用，破坏木质素基活性炭的大孔，并形成大量纳米级孔隙，调整活性炭的孔径结构，增大微孔比例，同时，利用等离子体的自由基引发化学作用，在木质素基活性炭表面引入目标活性化学官能团，显著提高木质素基活性炭的比电容，介质阻挡等离子体改性的这种双重协效作用，能够在短时间内使木质素基活性炭的比表面积较等离子体处理前提高5～30％，微孔比例较等离子体处理前增至80％以上，氧元素、氮元素含量较等离子体处理前提高2～5倍，用其制备的炭电极比电容较等离子体处理前提高15～45％；步骤四：介质阻挡等离子体改性微波活化木质素基炭电极制备；在经介质阻挡等离子体改性处理后的木质素基活性炭中加入5～10％浓度为60％聚四氟乙烯乳液和5～10％的乙炔黑，混合均匀后在双辊压片机上碾压成厚度为0.4mm薄片，放入干燥箱，在103℃下干燥4小时，压制在泡沫镍上制得炭电极。