[发明专利]一种聚苯胺掺杂废弃PVC基活性炭复合电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种聚苯胺掺杂废弃PVC基活性炭复合电极材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器又称电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。它比传统电容器具有更高的比电容和能量密度，比电池具有更高的功率密度，可瞬间释放特大电流，具有充电时间短、充电效率高、循环使用寿命长、无记忆效应以及基本无需维护等特点，其应用前景非常广阔。作为超级电容器的赝电容电极材料，聚苯胺一直受到关注。该材料具有高电活性、高掺杂度、高比容量等优点。另外，聚苯胺还具有很好的环境稳定性和可控的电导率，且加工方便。尽管聚苯胺比容量较高，然而，其循环性能较差，限制其在超级电容器中的应用。如果将碳材料与聚苯胺制备成复合材料，其组分间具有协同作用，能够制备出综合性能优异的超级电容器电极材料。

随着城市的发展和人们生活水平的提高，越来越多的PVC材料制品运用到社会生活中，但因为人们经常随手丢弃塑料废弃物，对市容、景观带来不好的视觉刺激，并且它不易回收、难以降解。现在主要的处理方法就是焚烧和填埋，焚烧会产生大量的有毒烟雾，污染大气，并且促使酸雨的形成；填埋对土地有极大的危害，改变土质和酸碱度，影响农作物吸收养分和水分，导致减产，并且它在土壤中不分解，无法被自然所吸收。本发明通过将废弃的PVC炭化、活化制备出具有高比表面积、多孔、导电性好、结构稳定、吸附效果极佳的活性炭电极材料，并且掺杂聚苯胺、聚醚酰亚胺等导电效果良好的材料，组分间协同作用，作为超级电容器的电极具有高电导率、高比电容量、高稳定性和循环性能优异的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚苯胺掺杂废弃PVC基活性炭复合电极材料及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种聚苯胺掺杂废弃PVC基活性炭复合电极材料，由下列重量份的原料制成：聚醚酰亚胺1-2、锰酸锂2-3、纳米四氧化三铁1-2、聚苯胺3-4、N-乙基吡咯烷酮1-2、硅灰石粉1-2、硼化钽2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、醋酸乙烯树酯1-2、过氧化苯甲酰1-2、蒸馏水8-13；

所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：阳起石粉5-6、硫酸镁2-3、铝酸酯偶联剂DL-4112-3、麦饭石粉2-4、竹炭6-10、二甲基硅油1-2、废弃PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高锰酸钾20-30、碳酸锆钾2-3、环己酮100-150；制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80°C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800°C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。

本发明所述一种聚苯胺掺杂废弃PVC基活性炭复合电极材料，由以下步骤具体制成：

（1）将蒸馏水、醋酸乙烯树酯、N-乙基吡咯烷酮和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；

（2）将聚醚酰亚胺加热至熔融与步骤（1）的产物混合，再加入过氧化苯甲酰及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600°C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。

本发明的优点是：本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，并且掺杂聚苯胺、聚醚酰亚胺等导电效果良好的材料，提高电极材料的电导率、比电容量、稳定性和循环性能等作用，本发明工艺简单、能耗低、性能良好、实用性好。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种聚苯胺掺杂废弃PVC基活性炭复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：聚醚酰亚胺2、锰酸锂3、纳米四氧化三铁2、聚苯胺4、N-乙基吡咯烷酮2、硅灰石粉1、硼化钽2、改性废弃PVC基活性炭100、醋酸乙烯树酯2、过氧化苯甲酰1、蒸馏水13；