[发明专利]一种利用苹果制备超级电容器电极碳材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用苹果制备超级电容器电极碳材料的方法。包括：(1)苹果的预处理：将苹果表面清洗干净，切块，冷冻干燥；(2)苹果的预碳化：将冻干的苹果置入反应器，通入惰性气体，升温至300‑500℃，反应1‑3h，冷却至室温；(3)预碳化碳材料的活化：将活化剂与预碳化碳材料混合均匀，加入去离子水，在40‑60℃温度下持续搅拌8‑16h；放入反应器将去离子水去除干净；在惰性气体的保护下升温至700‑900℃，并反应1‑3h，随后在惰性气体保护下冷却至室温(4)活化后碳材料的酸洗。本发明工艺过程简单，成本低廉，环境友好，制备出的碳材料电化学性能优良，比电容高，循环稳定性好，倍率性能优异。

技术领域

本发明涉及生物质碳材料的制备领域，进一步地说，是涉及一种利用苹果制备超级电容器电极碳材料的方法。

背景技术

21世纪以来，全球经济继续迅速发展，人们在获得科学技术和生活质量进步的同时，对地球资源的消耗和环境的污染也越来越严重。人们迫切地需求更加绿色、高效、可再生的能源和更先进的能量储存与转换技术。超级电容器作为一种介于传统电容器和电池之间的储能装置，因其功率密度高，充电时间短，循环寿命长，工作温度范围宽，以及环境友好性，引起了越来越多的关注。根据能量储存机理，超级电容器主要分为两类。第一类是双电层超级电容器(EDLCs)，它是通过电荷在电极材料和电解液接触的界面形成一个双电层而进行能量储存，这是一个物理过程。双电层超级电容器比较常见的电极材料是活性炭。第二类是赝电容电容器，它的电极材料一般是过渡金属氧化物或导电高分子聚合物，其能量是通过发生在电极材料表面快速可逆的氧化还原反应而进行储存的，这是一个化学过程。相比于双电层电容器，赝电容电容器的比电容及能量密度较高，但是功率密度及循环稳定性较差。因此，将这两种超级电容器的优点接合起来是目前的一个热点问题。

目前为止，以氧化石墨烯、碳纤维、碳纳米管等碳材料为基体并掺杂以具有氧还原性质的分散物的材料已经被广泛的应用于超级电容器，他们拥有高比表面积，良好的柔韧性，出色的机械性能等，并表现出了出色的能量储存性能。然而，他们也存在一些缺点，例如，氧化石墨烯的堆叠聚集问题，成本高，制备繁杂等，这些都限制了其应用。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明的目的是提供一种利用苹果制备超级电容器电极碳材料的方法。该工艺过程简单，成本低廉，环境友好，制备出的碳材料电化学性能优良，比电容高，循环稳定性好，倍率性能优异。

本发明的目的是提供一种利用苹果制备超级电容器电极碳材料的方法。

包括：

(1)苹果的预处理：将苹果表面清洗干净，切块，冷冻干燥；

(2)苹果的预碳化：将冻干的苹果置入反应器，通入惰性气体，升温至300-500℃，反应1-3h，随后在惰性气体保护下自然冷却至室温；

(3)预碳化碳材料的活化：将活化剂与步骤(2)得到的预碳化碳材料混合均匀，加入去离子水，在40-70℃温度下持续搅拌8-16h；放入反应器将去离子水去除干净；在惰性气体的保护下升温至700-900℃，并反应1-3h，随后在惰性气体保护下冷却至室温；

(4)活化后碳材料的酸洗：向活化后的碳材料中加入酸溶液至溶液显示为中性，透析，然后去除水分。

其中，优选:

所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气的一种或者混合。

所述的酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或者硝酸溶液。

步骤(2)和步骤(3)中，升温速度为以5-10℃/min。

步骤(2)得到的预碳化碳材料与活化剂的质量比为1:2.5～4.5。

步骤(3)中，去离子水的用量为活化剂质量10-20倍。