[发明专利]多孔碳电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔碳电极材料的制备方法，属于电化学和新能源材料领域。

背景技术

电化学电容器又被称作超级电容器是一种新型能量存储与转换装置，因其具有容量大、循环寿命长、可快速充放电等优点，引起了研究人员的广泛关注。按照储能机理的不同可以分为两类：双电层电容器和法拉第赝电容器。电极材料对电化学电容器的性能有着巨大的影响，选择合适的电极材料，可以使电容器具有较高的工作电压以及较高的能量密度。多孔碳质材料以其丰富的原材料、低廉的价格、巨大的比表面积、较高的电化学稳定性及较好的导电性，广泛应用于电化学双电层电容器中。

目前，多孔碳材料的制备主要包括活化法和模板法两种方法。其中活化法制备得到的碳材料多以微孔为主，电解质溶液离子很难进入微孔孔道内部，降低了材料比表面积利用效率。模板法得到孔径结构可控的多孔碳材料，这对提高碳材料的比电容是十分有益的。近年来，随着新型能源材料研究的兴起，以及人类对环境保护的日趋重视，研究开发无污染的绿色能源材料成为必须解决的重大课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔碳电极材料的制备方法。

本发明是多孔碳电极材料的制备方法，其步骤为：

（1）筛取天然沸石矿石与4mol/L的盐酸按质量比1：2混合，然后沸水浴中搅拌2~4h、洗涤至中性，最后在气氛箱式炉中500℃下煅烧2~3h后冷却至室温，得预处理沸石；

（2）把步骤（1）预处理沸石真空干燥后加入到前驱溶液中，在室温下浸渍一定时间，过滤、干燥，得到沸石/麦芽糖复合物，真空干燥温度为120℃，时间为24h；

（3）将步骤（2）中得到的复合物在气氛箱式炉中、惰性气体氛围中进行聚合，然后继续升温至碳化温度下碳化，最后在惰性气体保护下冷却至室温得沸石/碳材料复合物；所述聚合温度为150℃，聚合时间为2~10h，，升温速率为2~10℃/min、碳化温度为700~1000℃、碳化时间为1~7h；

（4） 将步骤（3）得到的沸石/碳材料的复合物加入到氢氟酸中，洗涤、干燥得多孔碳料。

 本发明用廉价易得的天然沸石作为模板、麦芽糖为碳源，制备得到一种

成本相对较低多孔碳材料，并制备成电极使用电化学工作站对其性能进行测试，发现材料具有较大的比电容值、较好的倍率性能、容量衰减小等特点。

附图说明

图1是本发明实施例1、2、3所制备的多孔碳材料的氮气吸附/脱附曲线，图2是本发明实施例1、2、3所制备的多孔碳材料的孔径分布曲线，图3是本发明实施例1、2、3、4所制备的多孔碳材料在电流密度为625mA/g的充放电曲线，图4是本发明实施例3制备的多孔碳材料在不同电流密度下的充放电曲线，图5是本发明实施例3制备的多孔碳材料在不同扫描速率下的循环伏安曲线，图6是本发明实施例3所制备的多孔碳材料在电流密度为1250mA/g时的循环寿命曲线，内部插图为材料200次充放电循环测试时的10次循环的曲线。

本发明是多孔碳电极材料的制备方法，其步骤为：

（1）筛取天然沸石矿石与4mol/L的盐酸按质量比1：2混合，然后沸水浴中搅拌2~4h、洗涤至中性，最后在气氛箱式炉中500℃下煅烧2~3h后冷却至室温，得预处理沸石；

（2）把步骤（1）预处理沸石真空干燥后加入到前驱溶液中，在室温下浸渍一定时间，过滤、干燥，得到沸石/麦芽糖复合物，真空干燥温度为120℃，时间为24h；

（3）将步骤（2）中得到的复合物在气氛箱式炉中、惰性气体氛围中进行聚合，然后继续升温至碳化温度下碳化，最后在惰性气体保护下冷却至室温得沸石/碳材料复合物；所述聚合温度为150℃，聚合时间为2~10h，，升温速率为2~10℃/min、碳化温度为700~1000℃、碳化时间为1~7h；

（4）将步骤（3）得到的沸石/碳材料的复合物加入到氢氟酸中，洗涤、干燥得多孔碳料。

实施例1：