CN111874902A - 一种生物质超级电容器活性炭制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质超级电容器活性炭制备方法，包括：S1、选择生物质炭化料为原料，破碎至60目以下；S2、将破碎后的炭化料在惰性气体条件下进行升温处理；S3、将所述步骤S2升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:(1‑6)进行反应；S4、将获得的反应物洗涤至中性，即为所述生物质超级电容器活性炭。本发明的生物质超级电容器活性炭制备方法，能够获得高比表面积低灰的超级电容活性炭产品，并且工艺过程省去了酸法脱灰工艺，减少制备过程污染，并能提升金属含量的脱除效果。
Description
技术领域
本发明属于活性炭材料制备技术领域，尤其涉及一种生物质超级电容器活性炭制备方法。
背景技术
双电层超级电容器(EDLC)主要以高比表面积的超级活性炭为电极活性炭材料，关于超级电容活性炭的标准GB/T37386-2019《超级电容器用活性炭》已经颁布使用，其中规定了植物类(PAC)、石焦油类(OAC)和树脂类(RAC)三类超级电容用活性炭，每种分为三个等级标准。标准中通常要求活性炭的灰分要低于0.2％，比表面积达到1000m2/g以上，铁离子的含量低于50ppm，这就对超级电容器活性炭制备提出了更高的要求。
现有技术中一般采用物理法和化学法制备超级电容器活性炭，以生物质超级电容器活性炭来说，一般采用先原料脱灰再活化处理，或者先活化处理再进行脱灰工艺，而脱灰工艺一般是采用盐酸等去除材料中金属离子含量，采用氢氟酸去除材料中的二氧化硅。工艺路线复杂，并且大量酸的使用会产生大量的废水污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质超级电容器活性炭制备方法，解决现有生物质超级电容器活性炭制备方法以酸进行脱灰工艺造成的污染。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种生物质超级电容器活性炭制备方法，包括：
S1、选择生物质炭化料为原料，破碎至60目以下；
S2、将破碎后的炭化料在惰性气体条件下进行升温处理；
S3、将所述步骤S2升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:(1-6)进行反应；
S4、将获得的反应物洗涤至中性，即为所述生物质超级电容器活性炭。
根据本发明的一个方面，在步骤S1中，优选地，选择灰分低于5％的生物质炭化料为原料。
根据本发明的一个方面，在步骤S1中，优选地，选择灰分低于5％的生物质炭化料为原料。
根据本发明的一个方面，步骤S2中，在惰性气体条件下，以2-10℃/min的升温速度，升温至1500℃-2200℃，并保温0.5-2小时。
根据本发明的一个方面，步骤S3中，在惰性气体条件下，将所述步骤S2升温处理获得的材料与氢氧化钾反应，反应温度为700-900℃，反应时间为0.5-5小时。
本发明的生物质超级电容器活性炭制备方法，步骤S1中选择生物质炭化料为原料，主要是为了防止步骤S2中高温脱灰处理过程中，炭化料有石墨化转化的倾向，因为生物质原料属于难石墨化的碳材料；步骤S2中高温脱灰处理，选择的温度范围，有利于原料中金属含量杂质变成蒸汽状态进行脱除，保温时间，保证金属脱除更加彻底，步骤S3中采用碱法进行化学活化处理，一方面为了制备高比表面积活性炭，一方面又可以采用熔融碱去除原料中剩余材料的二氧化为灰分，最后得到高比表面积低灰的超级电容活性炭产品。工艺过程省去了酸法脱灰工艺，减少制备过程污染，并能提升金属含量的脱除效果。
附图说明
图1是示意性表示根据本发明生物质超级电容器活性炭制备方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
结合图1所示，本发明的生物质超级电容器活性炭制备方法包括以下步骤：S1、选择生物质炭化料为原料，破碎至60目以下；S2、将破碎后的炭化料在惰性气体条件下进行升温处理；S3、将步骤S2升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:(1-6)进行反应；S4、将获得的反应物洗涤至中性，即为生物质超级电容器活性炭。
具体来说，在步骤S1中，选择生物质炭化料为原料，生物质炭化料包括椰壳、杏壳、桃核壳、桃核、枣核等果壳炭化料、稻壳、秸秆等农作物炭化料等，本发明中选择的生物质炭化料可以选自上述材料中的一种或多中。优选地，选择灰分低于5％的生物质炭化料作为原料。
之后需要对原料进行预处理，将生物质炭化料破碎至60目以下。然后步骤S2中，将破碎后的炭化料，在惰性气体条件下，以2-10℃/min的升温速度，升温至1500℃-2200℃，并保温0.5-2小时。接着将所述步骤S2升温处理后的材料氢氧化钾按照质量比1：(1-6)，在惰性气体条件下，700-900℃反应，反应时间为0.5-5小时。最终在步骤4将步骤S3的反应产物洗涤至中性，即可获的本发明的生物质超级电容器活性炭。
步骤S1中选择生物质炭化料为原料，主要是为了防止步骤S2中高温脱灰处理过程中，炭化料有石墨化转化的倾向，因为生物质原料属于难石墨化的碳材料；步骤S2中高温脱灰处理，选择的温度范围，有利于原料中金属含量杂质变成蒸汽状态进行脱除，保温时间，保证金属脱除更加彻底，步骤S3中采用碱法进行化学活化处理，一方面为了制备高比表面积活性炭，一方面又可以采用熔融碱去除原料中剩余材料的二氧化为灰分，最后得到高比表面积低灰的超级电容活性炭产品。工艺过程省去了酸法脱灰工艺，减少制备过程污染，并能提高金属含量脱除效果。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种生物质超级电容器活性炭制备方法，包括：
S1、选择生物质炭化料为原料，破碎至60目以下；
S2、将破碎后的炭化料在惰性气体条件下进行升温处理；
S3、将所述步骤S2升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:(1-6)进行反应；
S4、将获得的反应物洗涤至中性，即为所述生物质超级电容器活性炭。
2.根据权利要求1所述的生物质超级电容器活性炭制备方法，其特征在于，在步骤S1中，优选地，选择灰分低于5％的生物质炭化料为原料。
3.根据权利要求1或2所述的生物质超级电容器活性炭制备方法，其特征在于，所述生物质炭化料为椰壳炭化料、果壳炭化料、稻壳炭化料或秸秆炭化料中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的生物质超级电容器活性炭制备方法，其特征在于，步骤S2中，在惰性气体条件下，以2-10℃/min的升温速度，升温至1500℃-2200℃，并保温0.5-2小时。
5.根据权利要求1所述的生物质超级电容器活性炭制备方法，其特征在于，步骤S3中，在惰性气体条件下，将所述步骤S2升温处理获得的材料与氢氧化钾反应，反应温度为700-900℃，反应时间为0.5-5小时。
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| 苏自伟等: ""低灰无烟煤煅烧及其用于制作炭阳极的可行性探讨"", 《炭素技术》 * |
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