[发明专利]一种聚氨酯基多孔碳超级电容器电极材料的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚氨酯基多孔碳超级电容器电极材料的制备方法和应用。其制备步骤如下：把多元醇组分和扩链剂组分混合，在110^oC下抽真空，半小时后降温至60^oC；然后，加入异氰酸酯混合并浇铸成型，反应后得到聚氨酯材料；将得到的聚氨酯材料在氩气保护下进行碳化，然后用KOH于600^oC~800^oC活化；得到的活化产物用稀酸溶液洗涤，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后，最终得到聚氨酯基多孔碳超级电容器电极材料。本发明制备过程简单，具有可控性；制备得到的聚氨酯基多孔碳超级电容器电极材料具有结构稳定、电化学性能优异、循环性能好以及比电容量高等优点，非常适合作为电极材料应用于超级电容器领域。

技术领域

本发明属于新能源电子材料技术领域，涉及一种聚氨酯基多孔碳超级电容器电极材料的制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，其含有大量的氨基甲酸酯基团，可以做为前驱体来制备含氮活性碳材料。J.Hayashi等人用KOH在800^oC下对聚氨酯进行活化，得到了比表面积可达2800m²/g的活性碳材料（J. Hayashi, N.Yamamoto, T.Horikawa, K.Muroyama, V.G.Gomes, Preparation andcharacterization of high-specific-surface-area activated carbons from K₂CO₃-treated waste polyurethane, Journal of Colloid and Interface Science, 2005,281, 437-443）。Chwang等人使苯胺在聚氨酯上原位生长，得到了一种高介电常数（1120）的复合物（Ching-Piou Chwang, Cheng-Dar Liu, Sung-Wei Huang, Dean-Yang Chao,Sung-Nung Lee, Synthesis and characterization of high dielectric constantpolyaniline/polyurethane blends, Synthetic Metals, 2004, 142, 275-281）。Tai等人通过石墨烯和聚氨酯复合，得到了一种电性能比较好的超级电容器电极材料，在1A/g的比电容为156F/g（Zhixin Tai, Xingbin Yan, Qunji Xue, Shape-alterable and -recoverable graphene/polyurethane bi-layered composite film forsupercapacitor electrode, Journal of Power Sources, 2012, 213, 350-357 ）。

中国专利文献CN104843673A公开了一种多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚氨酯材料进行清洗、干燥后备用；（2）将步骤（1）得到的聚氨酯材料浸渍于活化剂溶液中1~72h；或者直接将活化剂与聚氨酯材料按质量比为1:1~7:1的比例将两者混合均匀，然后在惰性气体保护下于300~1500^oC碳化0.5~4小时，自然冷却至室温；（3）将步骤（2）得到的产物用稀酸溶液或稀碱溶液洗1~3次，然后用水洗涤至pH为中性；（4）将步骤（3）得到产物在70~130^oC的空气中干燥1~72h后，得到多孔碳材料。但是该方法得到的多孔碳材料做电极材料时，比电容较低，当以6mol/L的KOH为电解液，恒流放电电流密度在0.125A/g时比电容仅为287F/g。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种比电容高、循环性能好的聚氨酯基多孔碳超级电容器电极材料的制备方法和应用。

本发明的技术方案如下：

根据本发明，一种聚氨酯基多孔碳超级电容器电极材料的制备方法，包括步骤如下：