[发明专利]一种采用二氧化氢改性超级电容器用活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器用活性碳的生产方法，尤其涉及一种采用二氧化氢改性超级电容器用活性炭的方法。

背景技术

超级电容器作为一种介于传统电容器和二次电池之间的一种新型的储能器件，具有大电流快速充放电，以及电池的储能特性。其尽可以作为大功率的动力电源使用，也可以作为小电流放电的后备或独立电源使用，在众多储能领域具有广泛的应用前景。近年来，随着超级电容器应用领域的不断拓展，高比表面积、高纯度的活性炭作为超级电容器的电极材料倍受注目；活化过程是活性炭制备过程中最关键的工艺过程，一方面在初始孔隙的基础上形成大量的新孔隙，另一方面使初始孔隙进一步扩展，形成孔隙间的合并与连通。因此，通过活化过程可以达到比表面积更大、孔径分布更合理的活性炭。目前，国内外工业化生产活性炭大多采用化学活化方法，广泛使用的活化剂有磷酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾、高锰酸钾等。氢氧化钠、氢氧化钾活化得到的活性炭微孔较多；磷酸、硫酸、高锰酸钾活化得到的产品中孔相对发达，但液态的磷酸对生产设备要求甚高，高锰酸钾与高比表面活性炭加热过程中，放出氧气剧烈，十分容易导致氧气来不及被高比表面活性炭充分吸附，已经和表面的活性炭发生反应，烧蚀大部分的活性炭表面孔，最终导致活性炭吸附能力迅速下降。活性炭的物理性能严重影响超级电容器的性能，在众多的影响因素中，活性炭的中孔率是决定超级电容器性能的关键因素；因此需要采用一种新的活化剂和活化工艺制备孔径分布合理、高比表面积、高纯度的活性炭。

发明内容

本发明的目的是提供具有孔径分布合理、高比表面积、高纯度、易分散的活性炭的一种采用二氧化氢改性超级电容器用活性炭的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种采用二氧化氢改性超级电容器用活性炭的方法，所述制备方法包括下述步骤：

（1）活性炭的氧化预处理：在比表面积大于2000m²/g，微孔含量达到90%以上的高比面积活性炭中加入二氧化氢溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氢的浓度为10%-50%；

（2）超声处理：在适当的超声波功率下，对盛有活性炭分散液的烧杯进行超声波辐射处理，其中超声处理温度为50℃-90℃，处理时间为30min-60min；

（3）将过滤所得活性炭置于真空干燥箱中，在120℃下烘烤12h，进一步分解残余二氧化氢，得到超级电容器用活性炭。

此方法中包括下述步骤：

（1）活性炭的氧化预处理：在比表面积大于2000m²/g，微孔含量达到90%以上的高比面积活性炭中加入二氧化氢溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氢的浓度为10%-50%；

（2）超声处理：在适当的超声波功率下，对盛有活性炭分散液的烧杯进行超声波辐射处理，其中超声处理温度为60℃，处理时间为50min；

（3）将过滤所得活性炭置于真空干燥箱中，在120℃下烘烤12h，进一步分解残余二氧化氢，得到超级电容器用活性炭。

此方法中包括下述步骤：

（1）活性炭的氧化预处理：在比表面积大于2000m²/g，微孔含量达到90%以上的高比面积活性炭中加入二氧化氢溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氢的浓度为10%-50%；

（2）超声处理：在适当的超声波功率下，对盛有活性炭分散液的烧杯进行超声波辐射处理，其中超声处理温度为80℃，处理时间为55min；

（3）将过滤所得活性炭置于真空干燥箱中，在120℃下烘烤12h，进一步分解残余二氧化氢，得到超级电容器用活性炭。

本发明的优点效果在于：（1）本发明使用高比表面积的活性炭经简单的超声处理，方法简单，容易操作。（2）本发明使用二氧化氢作为活化剂对活性炭表面进行氧化处理直接得到氧化基团，提高了活性炭与水的相容性。（3）本发明使用超声处理对活性炭中的部分微孔进行扩孔，使部分微孔经超声波辐射处理后形成中孔，从而增大活性炭的中孔率。（4）本发明在活化过程中对活性炭进行超声处理，能够将活性炭中灰分除去，从而得到纯净的活性炭。

本发明的改性方法易操作，成本低，生产周期短；改性后的活性炭孔径分布合理，具有较高的比容量，并且表面亲水基团增加，提高了活性炭与水的相容性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：一种采用二氧化氢改性超级电容器用活性炭的方法，所述制备方法包括下述步骤：