一种活性炭材料及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种活性炭材料及其制备方法。其技术方案是：按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（2~1000）∶1∶（0.1~1.8），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在40~100

Activated carbon material and preparation method thereof

The invention relates to an activated carbon material and a preparation method thereof. The technical scheme is that the water, the carbon rich organism and the potassium hydroxide are mixed in 40~100 according to the mass ratio of water to carbon rich organism: potassium hydroxide (2~1000): 1: (0.1~1.8)

【技术实现步骤摘要】
一种活性炭材料及其制备方法
本专利技术属于活性炭材料
具体涉及一种活性炭材料及其制备方法。
技术介绍
活性炭材料是一种多孔无定形碳材料，由富碳有机体在惰性气体中高温炭化和氢氧化钾活化而得。活性炭材料的原料来源广泛，天然材料如椰壳、沥青、煤和高聚物等都能作为活性炭的前驱体。典型的活性炭材料在微米级的碳颗粒中存在多孔网络，它的比表面积大约在700~2000m2g–1，孔径分布主要集中在2~5nm（Y.Zhaietal.,Adv.Mater.2011,23,4828;F.Béguinetal.,Adv.Mater.2014,26,2219.）。因此，活性炭材料已成为超级电容器、锂离子电池、锂硫电池等电极材料的研究热点。活性炭材料的制备分为富碳有机体在惰性气体中高温炭化和氢氧化钾活化两步（C.Portetetal.,Phys.Chem.Chem.Phys.2009,11,4943;J.Yanetal.,Electrochem.Commun.2010,12,1279;L.Weietal.,Adv.Func.Mater.2012,22,827.）。两步法高温制备活性炭材料的能耗极高，且活性炭的比表面积也有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和能耗低的活性炭材料的制备方法，用该方法制备的活性炭的比表面积大和电化学性能高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（2~1000）∶1∶（0.1~1.8），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在40~100oC条件下搅拌0.16~4h，得到黑色溶液。步骤二、将所述黑色溶液在40~120oC条件下烘干2~48h，得到灰色凝胶，再将所述灰色凝胶在惰性气体中于500~1400oC条件下保温0.5~12h，洗涤，干燥，得到活性炭材料。所述富碳有机体为琼脂、葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖中的一种。所述惰性气体为氮气或为氩气。由于采用上述技术方案，本专利技术具有如下积极效果：本专利技术利用氢氧化钾与富碳有机体混合脱氧，一步煅烧，具有工艺简单和能耗低的特点。制备的活性炭材料经实验证明，本专利技术采用一步法制备的活性炭比现有的两步法制备的活性炭材料的孔体积大，计算得出的比表面积大。另外，本专利技术所制备的活性炭材料具有较高的电化学性能，以氢氧化钾为电解质，活性炭材料的比电容在1A/g的电流下高达226F/g，是两步法制备的活性炭的比电容的1.4倍。因此，本专利技术具有工艺简单和能耗低的特点，所制备的活性炭材料具有更大的比表面积和更高的电化学性能。附图说明图1是本专利技术制备的一种活性炭材料的等温吸脱附曲线。具体实施方式下面结合附图和具有实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。实施例1一种活性炭材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（2~10）∶1∶（0.1~0.4），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在40~50oC条件下搅拌0.16~0.5h，得到黑色溶液。步骤二、将所述黑色溶液在40~60oC条件下烘干2~24h，得到灰色凝胶，再将所述灰色凝胶在惰性气体中于500~600oC条件下保温0.5~1h，洗涤，干燥，得到活性炭材料。所述富碳有机体为琼脂。所述惰性气体为氮气。实施例2一种活性炭材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（10~20）∶1∶（0.4~0.7），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在50~60oC条件下搅拌0.5~1h，得到黑色溶液。步骤二、将所述黑色溶液在55~75oC条件下烘干8~30h，得到灰色凝胶，再将所述灰色凝胶在惰性气体中于600~700oC条件下保温1~2h，洗涤，干燥，得到活性炭材料。所述富碳有机体为葡萄糖。所述惰性气体为氩气。实施例3一种活性炭材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（20~50）∶1∶（0.7~1.0），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在60~70oC条件下搅拌1~2h，得到黑色溶液。步骤二、将所述黑色溶液在70~90oC条件下烘干14~36h，得到灰色凝胶，再将所述灰色凝胶在惰性气体中于700~800oC条件下保温2~4h，洗涤，干燥，得到活性炭材料。所述富碳有机体为蔗糖。所述惰性气体为氮气。实施例4一种活性炭材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（50~100）∶1∶（1.0~1.4），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在70~85oC条件下搅拌2~3h，得到黑色溶液。步骤二、将所述黑色溶液在85~105oC条件下烘干20~42h，得到灰色凝胶，再将所述灰色凝胶在惰性气体中于800~1000oC条件下保温4~6h，洗涤，干燥，得到活性炭材料。所述富碳有机体为果糖。所述惰性气体为氩气。实施例5一种活性炭材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（100~1000）∶1∶（1.4~1.8），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在85~100oC条件下搅拌3~4h，得到黑色溶液。步骤二、将所述黑色溶液在100~120oC条件下烘干26~48h，得到灰色凝胶，再将所述灰色凝胶在惰性气体中于1000~1400oC条件下保温6~12h，洗涤，干燥，得到活性炭材料。所述富碳有机体为麦芽糖。所述惰性气体为氩气。本具体实施方式与现有技术相比，具有如下积极效果：本具体实施方式利用氢氧化钾与富碳有机体混合脱氧，一步煅烧，具有工艺简单和能耗低的特点。制备的活性炭材料的等温吸脱附曲线如图1所示。从图1中可以看到，本具体实施方式采用一步法制备的活性炭比现有的两步法制备的活性炭材料的孔体积大，计算得出的比表面积大。另外，本具体实施方式所制备的活性炭材料具有较高的电化学性能，以氢氧化钾为电解质，活性炭材料的比电容在1A/g的电流下高达226F/g，是两步法制备的活性炭的比电容的1.4倍。因此，本具体实施方式具有工艺简单和能耗低的特点，所制备的活性炭材料具有更大的比表面积和更高的电化学性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性炭材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（2~1000）∶1∶（0.1~1.8），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在40~100

【技术特征摘要】
1.一种活性炭材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：步骤一、按照水∶富碳有机体∶氢氧化钾的质量比为（2~1000）∶1∶（0.1~1.8），将所述水、所述富碳有机体和所述氢氧化钾混合，在40~100oC条件下搅拌0.16~4h，得到黑色溶液；步骤二、将所述黑色溶液在40~120oC条件下烘干2~48h，得到灰色凝胶，再将所述灰色凝胶在惰性气体中于500~140...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈尧，张黎星，顾华志，陈政，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42