【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体废弃物处理和电化学，特别是涉及一种用于超级电容器的生物质废料和葡萄糖混合分级多孔碳的制备方法。
技术介绍
1、人类社会的进步离不开能源技术的发展，储能设备在能源领域有着不可替代的作用，其中超级电容器具有瞬时大电流、快速充放电、长循环寿命、免维护、安全性能优等特点，在新能源电动汽车、电力工具、太阳能风能发电装置辅助电源、机械设备和仪器仪表等领域均有广泛应用，对科技的发展起到重要作用，因此需要研发高性能超级电容器以推动科技的进步。
2、超级电容器又叫电化学电容器，是一种区别于传统电容器和电池之间的新型储能设备。超级电容器根据储能原理可分为双电层电容器(edlc)、法拉第赝电容器和混合型电容器三大类。双电层电容器基于电极与电解液之间的电荷分离进行储能，电解液中的离子在孔隙丰富的炭材料孔道中迁移，形成双电层结构，如同传统电容器中的两个极板。当电极外接电源时，电解质溶液中的阴、阳离子会在电场力和库伦力的作用下，各自积聚在与正、负极板相应的多孔活性炭孔隙中，并由此产生了双电层来贮存能量(充电)。当电容器外接用电负荷时，电极上集聚的电荷以电流的形态供给外界用电电路(放电)。超级电容器充、放电过程是依靠阴、阳离子的静电物理吸附与脱附来实现，而不是像锂电池从正极脱附后到石墨负极形成锂碳合金的化学反应，所以，其循环寿命、功率密度均优于锂离子电池。
3、法拉第赝电容器也叫法拉第准电容，是在电极表面活体相中的二维或三维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关
4、混合型超级电容器中，一极采用传统的电池电极并通过电化学反应来储存和转化能量，另一极则通过双电层来储存能量。对于双电层电容器和混合型电容器而言，电极材料都是最为重要的原料之一。
5、目前，在超级电容器电极材料中，工业化应用最为成熟的是炭材料，因为其具有耐酸碱不与电解液发生反应、比表面积较大、产品灰分较低、电阻率较低、工作温度较宽、热稳定性好、来源丰富、成本低廉等优势。炭电极材料主要有活性炭、活性炭纤维、介孔炭、炭气凝胶、碳纳米管、石墨烯等，而超级电容炭是商业化较成功的电极材料。活性炭(ac)材料具有高密度、低电阻率、丰富的中孔结构、高纯度、化学和结构稳定性好等特性，是制造超级电容器电极的首选材料。活性炭的制备原材料较多，酚醛树脂、石油焦、椰壳、蔗糖、松果、稻壳等富碳物质经炭化活化后制得的活性炭都可以作为超级电容器电极材料，但不同原料和制备工艺对活性炭的比表面积、孔结构、灰分、铁(fe)含量、质量比容量等理化性质有直接影响。现有技术中多以椰壳炭化料为原料生产电容器用活性炭，但制得的活性炭质量严重受限于原料产地，且反应时间长，难以有效控制反应速率。
6、百香果(passiflora edulis sims)是西番莲科西番莲属藤本植物，学名鸡蛋果，现广植于热带和亚热带地区，在中国栽培于广东、海南、福建、云南、台湾等省份，主要用于制取果汁，而在榨汁过程中会产生数千吨种子、果肉和果皮作为农业副产品，这些农业副产品占加工水果的60％～70％，但在大多数情况下会被丢弃，不仅浪费资源还污染环境。因此有必要对百香果副产品进行综合利用，提高其附加值。
7、但目前对百香果皮的回收利用集中在提取食用色素或生物活性化合物中，提取结束后仍有果渣存在，难以达到完全的回收利用。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中分级多孔碳材料的原料多为进口产品，生产成本高，生产时间长，且制得的多孔碳材料孔径过大，空间利用不完全，导致多孔碳电化学性能偏低；同时，我国对百香果皮、果渣回收利用不完全，本专利技术提供一种用于超级电容器的生物质废料和葡萄糖混合分级多孔碳的制备方法，该方法通过葡萄糖溶液浸泡生物质废料粉末，制得了微孔数量丰富的多孔碳材料，由该碳材料制备的超级电容器电极具有良好的充放电性能，比容量大，充放电时间明显变长，显著优于由单独原料制备得到的多孔碳电极；且能够高效回收利用国内常见生物质废料制备超级电容器电极用多孔碳，符合环保要求，工艺简单，有助于降低成本，推广应用。
2、本专利技术技术方案如下：
3、一种用于超级电容器的生物质多孔碳的制备方法，包括如下步骤：
4、s1.将生物质废料洗涤干净、干燥后机械粉碎，并过筛，得生物质废料粉末；
5、s2.称取葡萄糖，与去离子水配置为葡萄糖溶液；将s1所得生物质废料粉末与葡萄糖溶液混合，搅拌均匀，然后干燥脱水，得到混合粉末；
6、s3.将s2所得混合粉末置于管式炉中，通入惰性保护气体，升温至400～500℃，反应1.5～2.5h进行高温碳化处理，将高温碳化处理后的产物进行洗涤干燥，得到预碳化物；
7、s4.将s3所得预碳化物与碱性活化剂混合后干燥，再置于管式炉中，通入惰性保护气体，升温至700～900℃，反应1.5～2.5h进行高温碳化活化，活化后洗涤、干燥，得到所述分级多孔碳。
8、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s1中，生物质废料选自椰子壳、竹子、木屑、百香果皮中的一种或多种。
9、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s1中，生物质废料为百香果皮。
10、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s1中，洗涤为清水洗涤；干燥温度为80～120℃；干燥时长为24～48h，过筛目数为20～200目。
11、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s1中，洗涤为超声洗涤；干燥温度为105℃；干燥时长为24h，过筛目数为50目。
12、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s2中，葡萄糖与生物质废料粉末的质量比为1:0.5；
13、生物质废料粉末与葡萄糖溶液的混合方式为将葡萄糖溶液倒入盛有生物质废料粉末的烧杯中进行搅拌，使得粉末充分被葡萄糖溶液浸润；
14、干燥脱水方法为将混合物置于烘干箱中，105℃干燥24h。
15、进一步的，上述的制备方法，其中，干燥脱水过程中，每两小时对混合物进行一次搅拌，转速500rpm。
16、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s3、s4中，惰性保护气体为氮气，流量为60ml/min。
17、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s3中，高温碳化处理温度为400℃，处理时长2h。
18、进一步的，上述的制备方法，其中，步骤s4中，所述碱性活化剂是纯度为85％～99本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于超级电容电极的生物质多孔碳的制备方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述生物质废料选自椰子壳、竹子、木屑、百香果皮中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述生物质废料为百香果皮。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，洗涤为清水洗涤；干燥温度为80～120℃；干燥时长为24～48h，过筛目数为20～200目。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，洗涤为超声洗涤；干燥温度为105℃；干燥时长为24h，过筛目数为50目。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述葡萄糖与所述生物质废料粉末的质量比为1:0.5；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述干燥脱水过程中，每两小时对混合物进行一次搅拌，转速500rpm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3、S4中，所述惰性保护气体为氮气，流量为60ml/min。
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