[发明专利]一种提高碳化物衍生碳超级电容性能的方法

说明书

一种提高碳化物衍生碳超级电容性能的方法，其主要是按照摩尔比例M_HNO3：M_HF＝1∶2～2∶1配制好硝酸和氢氟酸的混酸溶液，然后将待处理的碳化物衍生碳完全浸没于混酸溶液之中，经过超声震荡去除残余在碳化物衍生碳中的空气，在25℃～40℃的环境温度下，静置浸泡48～264小时，最后洗涤至中性、烘干，即完成对碳化物衍生碳的处理。本发明简单易行、酸液可循环利用、对原料利用率高，在保留了碳化物衍生碳优异的功率特性以及双电层特性的基础上明显地提高了其比电容值，表现出优异的超级电容性能。

技术领域

本发明涉及一种新型碳材料，特别是一种提高碳电容性能的方法。

背景技术

超级电容器，又称电化学电容器，是一种介于常规电容器与二次电池之间的新型储能器件。在保留传统电容器超长循环特性的基础上，大幅度提高了其比容量同时更弥补了电池功率特性差的缺点，为电能替代化石燃料作为大功率设备的能源起到了不可替代的作用。开发成本低、电化学储能性能良好、环境友好的电极材料对于超级电容器的商品化具有重要意义，例如电动汽车，喷气飞机的安全门，脉冲激光，起重机及消费电子等。

碳化物衍生碳(carbide-derived carbon，简称CDC)是近年来备受关注的一种新型碳材料。它是以碳化物的晶格为模板，通过逐层蚀刻金属原子，从分子水平上来控制其制备过程的多孔碳材料。在碳化物衍生碳形成过程中，碳化物中的金属原子通过与反应气体如氯原子结合形成金属氯化物(高温气态)而被去除掉，余下的碳原子之间相互成键从而形成新的“三维骨架状”结构，具有发达并且单一的孔结构。该特点预示碳化物衍生碳在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。然而，碳化物衍生碳比电容值偏低的问题一直制约着其作为超级电容器电极材料的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单、设备简易、成本低、在不会影响其它电化学指标的前提下使其比电容值得到明显的提升的在不会影响其他电化学指标的前提下使其比电容值得到明显的提升的提高碳化物衍生碳超级电容器性能的方法。本发明主要是采用由硝酸(HNO₃)和氢氟酸(HF)配置成的混酸溶液浸泡处理碳化物衍生碳来实现的。

本发明的方法如下：

按摩尔比例的比例配置好硝酸和氢氟酸混酸溶液，将碳化物衍生碳置于硝酸和氢氟酸混酸溶液中，充分浸没后，在超声振荡仪中震荡1h，充分赶走残留于孔隙之中的空气，使其与混酸溶液完全接触；在常温环境25～40℃下浸泡48～264小时；待浸泡过程结束，将其至于去离子水中，洗涤直至液体呈中性；之后将洗涤后的碳化物衍生碳置于干燥箱中，在80℃下烘干，即完成对碳化物衍生碳材料的处理。

所述碳化物衍生碳为不同温度卤化制得的碳化物衍生碳或者再经KOH活化处理的碳化物衍生碳。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、制备方法简单、设备简易、成本低，并且选用的试剂可循环利用。

2、经过本发明处理后的碳化物衍生碳，在明显提高比电容值的前提下，仍能保持良好的双电层特性、功率特性以及循环稳定性，表现出优异的超级电容性能，经过处理的碳化物衍生碳比未经过处理的碳化物衍生碳比电容值提高了55-238％。

3、经过本发明处理后的碳化物衍生碳，不会产生明显的质量损失，提高了碳化物衍生碳的利用率，节约了成本。

附图说明

图1是本发明实例1碳化物衍生碳浸泡处理前后在不同扫描速度下比电容变化对比图。

图2是本发明实例1碳化物衍生碳浸泡处理后在5mV/s～500mV/s扫描速度下的循环伏安曲线。

图3是本发明实例1碳化物衍生碳浸泡处理后在50mV/s扫描速度下的循环稳定性图。