一种秸秆基纳米炭复合电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种秸秆基纳米炭复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：改性秸秆复合材料140-150、五氧化二锑2-3、聚亚胺3-4、羧甲基纤维素1-2、丁苯橡胶1-2、氢氧化镧2-3、超细硼粉2-3、乙酸钴1-2、偏钒酸铵1-2、去离子水适量；本发明专利技术通过对作物秸秆炭化、活化和掺杂改性，制备出高活性、高比表面积的炭，并且添加的其他导电物质，增大了比电容，提高了导电性能，其中成本低廉，来源广泛，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学能源材料领域，特别是一种秸杆基纳米炭复合电极材料及其制备方法。
技术介绍
超级电容器是一种新型储能装置，集高能量密度、高功率密度、长寿命(数十万次以上)等特性于一身，此外它还具有容量大、内阻小、充放电速度快、工作温度范围宽(-40°C?65°C)、免维护、可靠性高等优点，在新能源(风能和太阳能)、通讯、数码电子、电力、汽车、工程机械、军事及航空航天等领域都有十分广泛的应用。电极是超级电容器的核心组成部分，由活性物质层与集流体组成，其性能好坏对超级电容器的容量、内阻等具有关键性的影响。通常，超级电容器的电极制作工艺采用浆料涂布工艺，即在集流体上涂覆活性材料、导电剂与粘结剂的混合浆料，再经干燥、辊压得到活性炭电极。我国是农业大国，伴随着各种农作物成熟后秸杆产量更是多达7亿多吨，除去将其用作燃料、建筑材料、饲料和肥料以及发电外，仍有60%的无法有效利用而遭废弃，不仅造成了大量的生物质能源浪费，也对环境造成了一定的影响。所以本专利技术利用农作物秸杆进行炭化、活化等步骤制成活性炭，作为电极的材料，添加的其他导电物质，增大了比电容，提高了导电性能，其中成本低廉，来源广泛，适合工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种秸杆基纳米炭复合电极材料及其制备方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下方案实施: 一种秸杆基纳米炭复合电极材料，由下列重量份的原料制成:改性秸杆复合材料140-150、五氧化二锑2-3、聚亚胺3-4、羧甲基纤维素1-2、丁苯橡胶1-2、氢氧化镧2-3、超细硼粉2-3、乙酸钴1-2、偏I凡酸钱1-2、去呙子水适量； 所述改性秸杆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸杆100-120、稀盐酸溶液30-50、氯化锌30-50、甲基三乙氧基硅烷1-2、钛酸锰1_2、导电炭黑2_4、石墨烯2_4、煅烧高岭土 15-25、过硫酸钾0.5-0.8、超细玻璃纤维0.5-1 ;制备方法是(I)将秸杆粉碎成8_20目，用水清洗干净后在100-120° C下干燥至恒重；(2)将秸杆原料与60%的氯化锌按照I: 2-3的配比混合，搅拌均匀，浸渍24小时后放入马弗炉中，在600-700° C温度下活化I小时，然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用；(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中，于室温下浸泡8-12小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤至中性，滤液无氯离子检出，真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛；(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀，加热至40-50° C，加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷，搅拌均匀，再加入其余剩余物质搅拌3-5小时，反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸杆复合材料。本专利技术所述一种秸杆基纳米炭复合电极材料，由以下具体的步骤制成:将羧甲基纤维素、丁苯橡胶加到去离子水中，高速搅拌形成粘稠的液体，再加入称量好的五氧化二锑、聚亚胺、氢氧化镧、超细硼粉、乙酸钴、偏钒酸铵充分搅拌0.5-1小时，再加入改性秸杆复合材料先高速搅拌1-2小时，再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料，再将浆料均匀的涂布在集流体上，在温度100-110° C下真空干燥8-12小时，取出后在1MPa的压力下进行压片，裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100° C温度下烘干至恒重即可。本专利技术的优点是:本专利技术通过对作物秸杆炭化、活化和掺杂改性，制备出高活性、高比表面积的炭，并且添加的其他导电物质，增大了比电容，提高了导电性能，其中成本低廉，来源广泛，适合工业化生产。具体实施方案 下面通过具体实例对本专利技术进行详细说明。一种秸杆基纳米炭复合电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:改性秸杆复合材料140、五氧化二锑2、聚亚胺4、羧甲基纤维素1、丁苯橡胶2、氢氧化镧3、超细硼粉2、乙酸钴1、偏I凡酸钱1、去尚子水适量； 所述改性秸杆复合材料是由下列重量份(公斤)的原料制成:秸杆100、稀盐酸溶液39、氯化锌35、甲基三乙氧基硅烷1、钛酸锰2、导电炭黑4、石墨烯3、煅烧高岭土 20、过硫酸钾0.7、超细玻璃纤维0.8 ;制备方法是(I)将秸杆粉碎成8-20目，用水清洗干净后在100-120° C下干燥至恒重；(2)将秸杆原料与60%的氯化锌按照1:2-3的配比混合，搅拌均匀，浸渍24小时后放入马弗炉中，在600-700° C温度下活化I小时，然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用；(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中，于室温下浸泡8-12小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤至中性，滤液无氯离子检出，真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛；(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀，加热至40-50° C，加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷，搅拌均匀，再加入其余剩余物质搅拌3-5小时，反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸杆复合材料。本专利技术所述一种秸杆基纳米炭复合电极材料，由以下具体的步骤制成:将羧甲基纤维素、丁苯橡胶加到去离子水中，高速搅拌形成粘稠的液体，再加入称量好的五氧化二锑、聚亚胺、氢氧化镧、超细硼粉、乙酸钴、偏钒酸铵充分搅拌0.5-1小时，再加入改性秸杆复合材料先高速搅拌1-2小时，再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料，再将浆料均匀的涂布在集流体上，在温度100-110° C下真空干燥8-12小时，取出后在1MPa的压力下进行压片，裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100° C温度下烘干至恒重即可。以所述实施例中制备的电极为工作电极，铝箔为集电极，聚四氟乙烯为隔膜，1.0M三乙基甲基铵四氟硼酸盐的乙腈溶液为电解液，在1.2-2.5V的范围内，在恒流(5mA)下进行循环测试，容量:1.62F，内阻:1.8 Ω.m，循环容量保持率(％):98.0。【主权项】1.一种秸杆基纳米炭复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:改性秸杆复合材料140-150、五氧化二锑2-3、聚亚胺3-4、羧甲基纤维素1_2、丁苯橡胶1_2、氢氧化镧2_3、超细硼粉2_3、乙酸钴1-2、偏I凡酸钱1-2、去尚子水适量； 所述改性秸杆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸杆100-120、稀盐酸溶液30-50、氯化锌30-50、甲基三乙氧基硅烷1-2、钛酸锰1_2、导电炭黑2_4、石墨烯2_4、煅烧高岭土 15-25、过硫酸钾0.5-0.8、超细玻璃纤维0.5-1 ;制备方法是(I)将秸杆粉碎成8_20目，用水清洗干净后在100-120° C下干燥至恒重；(2)将秸杆原料与60%的氯化锌按照I: 2-3的配比混合，搅拌均匀，浸渍24小时后放入马弗炉中，在600-700° C温度下活化I小时，然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用；(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中，于室温下浸泡8-12小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤至中性，滤液无氯离子检出，真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛；(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀，加热至40-50° C，加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷，搅拌均匀，再加入其余剩余物质搅拌3-5小时，反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸杆复合材料。2.根据权利要求1所述一种秸杆基纳米炭复合电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种秸秆基纳米炭复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：改性秸秆复合材料140‑150、五氧化二锑2‑3、聚亚胺3‑4、羧甲基纤维素1‑2、丁苯橡胶1‑2、氢氧化镧2‑3、超细硼粉2‑3、乙酸钴1‑2、偏钒酸铵1‑2、去离子水适量；所述改性秸秆复合材料是由下列重量份的原料制成：秸秆100‑120、稀盐酸溶液30‑50、氯化锌30‑50、甲基三乙氧基硅烷1‑2、钛酸锰1‑2、导电炭黑2‑4、石墨烯2‑4、煅烧高岭土15‑25、过硫酸钾0.5‑0.8、超细玻璃纤维0.5‑1；制备方法是（1）将秸秆粉碎成8‑20目，用水清洗干净后在100‑120°C下干燥至恒重；（2）将秸秆原料与60%的氯化锌按照1:2‑3的配比混合，搅拌均匀，浸渍24小时后放入马弗炉中，在600‑700°C温度下活化1小时，然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用；（3）将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中，于室温下浸泡8‑12小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤至中性，滤液无氯离子检出，真空干燥后研磨粉碎过200‑300目筛；（4）将步骤（3）的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1：30‑50的比例混合均匀，加热至40‑50°C，加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷，搅拌均匀，再加入其余剩余物质搅拌3‑5小时，反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸秆复合材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔丽，张和平，褚诗泉，
申请(专利权)人：安徽江威精密制造有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34