[发明专利]一种活性炭-石墨烯复合多孔材料制备方法

说明书

本发明公开了一种活性炭‑石墨烯复合多孔材料制备方法，通过将煤沥青等原料进行碳化，再和氧化石墨烯溶液经超声、搅拌、干燥等步骤后，制备生焦和氧化石墨烯的复合物，进一步的将复合物与KOH按照一定比例进行混合，再经活化后制备活性炭与石墨烯复合多孔碳材料，用于超级电容器电解材料的应用。同传统制备方法相比，该方法设备要求低，且无需惰性气氛，具有制备成本低的优势。而且通过该方法能够使得石墨烯更好的分散到到多孔碳材料中，缩短石墨烯在多孔炭材料复合的流程，有效解决了石墨烯在多孔炭材料复合过程中分散及团聚的问题。

技术领域

本发明属于石墨烯应用及多孔炭材料制备领域，具体涉及一种复合多孔炭材料制备的方法。

背景技术

活性炭作为多孔炭材料家族的一员，由于其具有高比表面积、发达的空隙、吸附能力强、化学稳定性好、耐酸耐碱耐高温等特点，被广泛应用于新能源、军工、化工、食品、轻工、环保等领域。通常活性炭的制备主要以各种碳材料前驱体经过碳化、物理或化学活化，在高温下进行造孔进行活化制得。

而石墨烯作为一种由碳原子经sp2杂化后形成的蜂巢状的独特二维结构的材料，由于其拥有巨大比表面积、优异的电子迁移能力、高的杨氏模量等特性，其在储能、环保等领域展现出优异的性能。特别是优异的电子迁移能力，使其在储能领域表现出极大地优势。但在应用中，石墨烯容易发生团聚，其巨大比表面积、优良的导电性能等特点并不能发挥出来，因而限制了其在储能领域的应用。

专利CN 106206051 A涉及到了石墨烯与活性炭的复合电极材料的制备，其中涉及到了利用生物质活性炭进行制备活性炭与氧化石墨烯的复合材料，而且生物质的活性炭的灰分较高，并且该专利中将活性炭制备后，再将活性炭与石墨烯进行复合进行制备复合材料。

专利3涉及到了一种石墨烯-活性炭复合电极材料的制备方法。该工艺将废弃的木材碳化后与氧化石墨烯溶液进行混合，经活化后制备石墨烯活性炭复合材料。但该方法仅仅针对的是生物质，废弃的林木进行处理，但并不包扩矿物质，诸如石油焦煤沥青等原料，而且该领域属于林产生物质资源化学加工的技术领域。

专利CN 104319116 A公开了一种超级电容器用微孔炭/石墨烯复合电极材料的制备方法，属于炭材料制备技术领域。该方法以煤沥青和氧化石墨为原料，将两者加入到DMF中经超声后烘干制备成膏状固体，再与KOH进行混合，在氮气气氛下进行活化。活化完毕后，将复合材料洗涤并烘干。该方法采用惰性气氛，相对生产成本较高，而且在沥青熔融状态下，也容易产生氧化石墨烯分散不均匀的问题。

专利CN 106115694 A涉及的方法是将氧化石墨烯粉体材料和沥青共同经过高温焦化还原和活化的过程，制备超级电容器用活性炭。但该方法在沥青熔融状态下存在粘度高，氧化石墨烯粉体材料分散效果差，而且在碳化过程中存在氧化石墨烯的容易发生偏析的缺点。

针对现有技术中活性炭与石墨烯复合过程中沥青处在熔融状态下，氧化石墨烯分散效果差的问题以及复合需要经过还原、活化的过程造成复合流程长的问题，本发明以灰分低的煤沥青或石油焦为原料，采用填埋法制备活性炭-石墨烯基多孔碳，使活性炭的比表面积大及石墨烯的优异导电性能得到充分利用，极大地改善了复合材料的活性炭的电化学性能。该方法同传统制备方法相比，将活性炭制备与氧化石墨烯的还原合而为一，减少石墨烯与多孔炭复合的流程；通过对原料的物理状态的改变，解决了石墨烯在多孔炭材料分散及团聚的问题。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种活性炭-石墨烯复合多孔材料制备方法，将石墨烯和活性炭进行复合，为储能领域提供高纯电极材料，以提高活性炭电化学性能。

基于上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种活性炭-石墨烯复合多孔材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将原料进行碳化处理；

2)处理后的原料进行破碎处理；