用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法技术

用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法，属于材料制备领域，主要制备步骤为：将麦麸清洗烘干后在浓度为0.2~1.5 mol/L的KOH溶液中浸泡1~8 h，100℃烘干后置于管式炉中，高温碳化活化后洗涤、烘干得到多孔碳材料。

Preparation of wheat bran-based porous carbon materials for supercapacitor electrode materials

The preparation method of wheat bran-based porous carbon materials for supercapacitor electrode materials belongs to the field of material preparation. The main preparation steps are as follows: soaking wheat bran in KOH solution with concentration of 0.2-1.5 mol/L for 1-8 hours after cleaning and drying, drying at 100 ~C and placing it in tubular oven, washing and drying at high temperature after carbonization and activation to obtain porous carbon materials.

【技术实现步骤摘要】
用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法
本专利技术涉及电化学超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳的制备技术。
技术介绍
超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、快速充放电等特点，是下一代高功率储能电源的首选目标。多孔碳作为超级电容器电极材料具有大的比表面积、高的电导率、丰富的孔径结构等优点，是目前已经实现商业化的超级电容器电极材料。然而，目前用于超级电容器电极材料的活性炭价格高昂，不利于其大规模推广应用。因此，寻求超级电容性能优异且廉价的碳材料具有重要意义。目前用于超级电容器电极材料的多孔碳主要由杏壳、椰子壳、稻壳等生物质碳源经高温碳化和化学活化制备，高温碳化和化学活化通常分两步进行，工艺复杂，制备成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法。本专利技术是用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法，以麦麸为碳源，用去离子水冲洗干净后经氢氧化钾溶液浸泡，经高温碳化和化学活化一步制得用于超级电容器电极材料的多孔碳材料，其具体步骤为：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60℃干燥12h；（2）将清洗干燥后的麦麸浸入KOH溶液浸泡，所得样品100℃干燥48h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流速保持70~80mL/min；（5）先使管式炉内部温度升温至600℃并保温，使麦麸完全碳化，再使管式炉内部温度至800℃并保温，使KOH对麦麸碳进行化学活化；（6）步骤（5）结束后控制降温速率使管式炉内部温度降至室温，取出样品；（7）将步骤（6）所得样品研磨后用去离子水清洗至中性，80℃干燥12h即得可用于超级电容器电极材料的多孔碳材料。本专利技术以面粉加工厂的废弃物麦麸——小麦皮为碳源，经氢氧化钾溶液浸泡后干燥，将传统碳材料制备方法中的高温碳化和化学活化相结合，在麦麸被高温碳化的同时，氢氧化钾对其原位活化，一步法制得具有优异超级电容性能的多孔碳材料。相比较目前多孔碳材料的制备方法而言，本专利技术中的麦麸基多孔碳材料制备技术具有原料丰富、价格低廉、工艺简单的特点，适合于大规模生产和应用，是对已有制备技术的重要革新和补充。具体实施方式本专利技术是用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法，以麦麸为碳源，用去离子水冲洗干净后经氢氧化钾溶液浸泡，经高温碳化和化学活化一步制得用于超级电容器电极材料的多孔碳材料，其具体步骤为：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60℃干燥12h；（2）将清洗干燥后的麦麸浸入KOH溶液浸泡，所得样品100℃干燥48h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流速保持70~80mL/min；（5）先使管式炉内部温度升温至600℃并保温，使麦麸完全碳化，再使管式炉内部温度至800℃并保温，使KOH对麦麸碳进行化学活化；（6）步骤（5）结束后控制降温速率使管式炉内部温度降至室温，取出样品；（7）将步骤（6）所得样品研磨后用去离子水清洗至中性，80℃干燥12h即得可用于超级电容器电极材料的多孔碳材料。以上所述的制备方法，将10g麦麸在100mL浓度为0.2~1.5mol/L的KOH溶液中浸泡。以上所述的制备方法，将麦麸在KOH溶液中浸泡的时间为1~8h。以上所述的制备方法，碳化升温速率为3℃/min。以上所述的制备方法，碳化温度为600℃，碳化时间为1h。以上所述的制备方法，化学活化升温速率为2℃/min。以上所述的制备方法，化学活化温度为800℃，化学活化化时间为2h。以上所述的制备方法，降温速率为3℃/min。以上任一项所述的制备工艺得到的基于麦麸的多孔碳用于超级电容器电极材料。实施例1：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60℃干燥12h；（2）将10g清洗干燥后的麦麸浸入100mL的0.25mol/L的KOH溶液浸泡4h，所得样品100℃干燥48h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流量为70~80mL/min；（5）以3℃/min升温速率使管式炉内部温度达600℃，保温1h，使麦麸完全碳化。再以2℃/min升温速率使管式炉内部温度达800℃，保温2h，使KOH对麦麸碳进行化学活化；（6）步骤（5）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内部温度降至室温，取出样品；（7）将步骤（6）所得样品用去离子水清洗至pH=7，80℃干燥12h即得可用于超级电容器电极材料的多孔碳材料。实施例2：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60℃干燥12h；（2）将10g清洗干燥后的麦麸浸入100mL的0.5mol/L的KOH溶液浸泡4h，所得样品100℃干燥48h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流量为70~80mL/min；（5）以3℃/min升温速率使管式炉内部温度达600℃，保温1h，使麦麸完全碳化。再以2℃/min升温速率使管式炉内部温度达800℃，保温2h，使KOH对麦麸碳化碳进行化学活化；（6）步骤（5）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内部温度降至室温，取出样品；（7）将步骤（6）所得样品用去离子水清洗至pH=7，80℃干燥12h即得可用于超级电容器电极材料的多孔碳材料。实施例3：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60℃干燥12h；（2）将10g清洗干燥后的麦麸浸入100mL的0.8mol/L的KOH溶液浸泡4h，所得样品100℃干燥48h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流量为70~80mL/min；（5）以3℃/min升温速率使管式炉内部温度达600℃，保温1h，使麦麸完全碳化。再以2℃/min升温速率使管式炉内部温度达800℃，保温2h，使KOH对麦麸碳进行化学活化；（6）步骤（5）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内部温度降至室温，取出样品；（7）将步骤（6）所得样品用去离子水清洗至pH=7，80℃干燥12h即得可用于超级电容器电极材料的多孔碳材料。实施例4：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60℃干燥12h；（2）将10g清洗干燥后的麦麸浸入100mL的1.0mol/L的KOH溶液浸泡4h，所得样品100℃干燥48h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流量为70本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法，其特征在于：以麦麸为碳源，用去离子水冲洗干净后经氢氧化钾溶液浸泡，经高温碳化和化学活化一步制得用于超级电容器电极材料的多孔碳材料，其具体步骤：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60 ℃干燥12 h；（2）将清洗干燥后的麦麸浸入KOH溶液浸泡，所得样品100 ℃干燥48 h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30 Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流速保持70~80 mL/min；（5）先使管式炉内部温度升温至600 ℃并保温，使麦麸完全碳化，再使管式炉内部温度至800 ℃并保温，使KOH对麦麸碳进行化学活化；（6）步骤（5）结束后控制降温速率使管式炉内部温度降至室温，取出样品；（7）将步骤（6）所得样品研磨后用去离子水清洗至中性，80℃干燥12 h即得可用于超级电容器电极材料的多孔碳材料。

【技术特征摘要】
1.用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法，其特征在于：以麦麸为碳源，用去离子水冲洗干净后经氢氧化钾溶液浸泡，经高温碳化和化学活化一步制得用于超级电容器电极材料的多孔碳材料，其具体步骤：（1）将麦麸用去离子水洗净，置于干燥箱中60℃干燥12h；（2）将清洗干燥后的麦麸浸入KOH溶液浸泡，所得样品100℃干燥48h；（3）将经KOH溶液浸泡并干燥的样品置于瓷舟，移入真空管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30Pa的真空状态；（4）向管式炉中通入氮气至常压，然后用气体流量计控制气体流速保持70~80mL/min；（5）先使管式炉内部温度升温至600℃并保温，使麦麸完全碳化，再使管式炉内部温度至800℃并保温，使KOH对麦麸碳进行化学活化；（6）步骤（5）结束后控制降温速率使管式炉内部温度降至室温，取出样品；（7）将步骤（6）所得样品研磨后用去离子水清洗至中性，80℃干燥12h即得可用于超级电容器电极材料的多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的用于超级电容器电极材料的麦麸基多孔碳材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卯成，朱豪焱，韩荣荣，孔令斌，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62