[发明专利]一种以胡敏素为原料制备的超级电容器碳材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种以胡敏素为原料制备的超级电容器碳材料及其制备方法，所述方法如下：S1：将胡敏素与摩尔浓度为2～5mol/L的强碱溶液混合，并于170～200℃条件下反应一段时间，得到均相溶液；S2：将S1所得均相溶液烘干得固体产物，然后将所述固体产物于惰性气体氛围中在800～1200℃条件下煅烧1～2h，冷却、水洗、干燥即得所述超级电容器碳材料。本发明以固废胡敏素为原料，通过简单的碱溶液处理和高温煅烧方法，得到超级电容器碳材料，实现了固体废弃物胡敏素的高值化利用。本发明通过一个简单的工艺流程把固废胡敏素转化为高价值超级电容器，具有工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及生物质水解废弃物胡敏素综合利用领域，具体地，涉及一种以胡敏素为原料制备的超级电容器碳材料及其制备方法。

背景技术

开发以可再生的碳水化合物资源制备能源燃料和化学品以代替日益枯竭的石化资源已经成为全世界的一个重要战略。其中，以碳水化合物催化水解制备高价值平台化合物5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸是一种有工业化前景的技术。限制该催化水解技术大规模化应用的一个关键因素是碳水化合物水解过程中生成大量的副产物胡敏素。以纤维素为水解制备乙酰丙酸为例，20～60%纤维素碳可最终生成为胡敏素。胡敏素直接利用价值低下，一般被作为一种固体废弃物处理，资源浪费严重。开发胡敏素的新用途，把胡敏素转化为高价值材料对提高碳水化合物资源的利用效率、解决碳资源浪费具有重要意义。

超级电容器是一种存储能量的新型元器件，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛：如可提供超大电流的电力平衡电源，可以替代传统的蓄电池用作车辆启动电源，用作车辆的牵引能源可以替代传统内燃机等等。

因此，若能以胡敏素为主要原料制备超级电容器碳材料将具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以胡敏素为原料制备超级电容器碳材料的方法，本发明提供的制备方法解决了目前胡敏素利用效率低下、资源浪费严重的问题，并开发了一种性能较好的超级电容器碳材料。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的超级电容器碳材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以胡敏素为原料制备超级电容器碳材料的方法，所述方法如下：

S1：将胡敏素与摩尔浓度为2～5mol/L的强碱溶液混合，并于170～200℃条件下反应一段时间，得到均相溶液；

S2：将S1所得均相溶液烘干得固体产物，然后将所述固体产物于惰性气体氛围中在800～1200℃条件下煅烧1～2h，冷却、水洗、干燥即得所述超级电容器碳材料。

优选地，S1中，所述强碱溶液的摩尔浓度为2～5mol/L。

优选地，S1中，反应温度为170～200℃，反应时间为3～12h。

优选地，S1中，所述强碱溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

优选地，S1中，所述胡敏素与强碱溶液的质量体积比为1:4～10。

优选地，S2中，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为1～2h。

优选地，S2中，所述惰性气体氛围为氮气氛围。

上述制备方法制备得到的超级电容器碳材料也在本发明的保护范围之内。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：