[发明专利]一种无机盐衍生多孔碳电极的制备

说明书

一种无机盐衍生多孔碳电极的制备。本发明涉及利用苯甲酸钾作为原料，无添加物一步碳化活化制备多孔碳，或加活化剂进一步提升其性能，属于超级电容器和新能源材料领域。所述电极制备方法采用苯甲酸钾作为原料，制备多孔碳，无任何添加物，所制备的碳电极性能和很多复杂方法制备的超级电容器用多孔碳电极性能相比，毫不逊色。若在制备过程中加入活化剂活化，性能进一步提高。苯甲酸钾原料充足，价格便宜，而且在高温碳化过程中产生碳酸钾来刻蚀碳骨架产生多孔结构，可以有效减少大量腐蚀性化合物的使用。此原料易于得到，制备工艺简单，条件温和。孔径可调节，且电化学性能优越，非常适合于大规模生产。

技术领域：

本发明涉及超级电容器和新能源材料领域，具体涉及一种无机盐衍生的多孔碳电极的制备。

背景技术：

电极材料作为超级电容器的重要部分是决定超级电容器性能的关键。多孔碳材料是目前商业化双电层电容器中研究和应用最广泛的电极材料。具有多孔结构的碳材料成本低廉、比表面积高、来源广泛，目前被广泛应用于超级电容器电极材料。为了提高超级电容器性能，国内外学者对电极材料进行了广泛的关注与研究。纵观国内外对于多孔碳电极的研究，大多集中在材料制备和结构调控的改进。一般来说，多孔碳材料的微孔结构与分布取决于制备方法和活化剂，现在常用的多孔碳材料制备方法有模板法、化学活化法和物理活化法。其中在用于在生产碳材料的过程中，化学活化法引起了极大的关注，因为它能够生产具有大表面积，高孔隙体积的多孔碳，通过刻蚀碳骨架，从而产生良好的微中孔多孔网络结构。然而，该方法存在几个缺点，例如需要大量的腐蚀性化合物，特殊设备和复杂的工艺条件。因此，通过简便可持续的方法制备多孔碳仍然是一个需要克服的挑战。

发明内容：

鉴于上述不足之处，本发明的目的在于提供一种无机盐，其在高温下进行一步碳化活化法制备多孔碳材料。本发明提出采用苯甲酸钾作为原料，无添加物一步碳化活化制备多孔碳。苯甲酸钾原料充足，价格便宜，而且在高温碳化过程中产生碳酸钾来刻蚀碳骨架产生多孔结构，可以有效减少大量腐蚀性化合物的使用。此原料易于得到，制备工艺简单，条件温和。改变制备过程中改变一些实验参数，如活化温度、活化时间等来改善多孔碳材料的比表面积和孔径分布，以进一步提高比电容。所制备的多孔碳材料比表面积大，孔径可调节，且电化学性能优越。本发明包括如下步骤：首先取一定量苯甲酸钾，在管式气氛炉中氮气气氛下不同温度下煅烧一定时间，取出样品，冷却后用稀盐酸水洗至确定的PH值，干燥后得到多孔碳。

本发明的意义：所述发明提供一种可以大规模制备多孔碳电极的原料，所提供原料直接碳化后可以一步碳化活化得到产物，改善大量腐蚀性活化剂的使用问题，符合可持续发展的需要，有望在超级电容器和新能源材料领域实现大规模使用。

附图说明：

图1(a)、(b)、(c)为不同碳化温度下所准备电极的比电容、恒电流充放电和循环伏安曲线；

图2为加入活化剂所制备电极的比电容曲线。

具体实施方式：

实施例1：

取一定量苯甲酸钾，在管式气氛炉中氮气气氛下700℃煅烧2h，取出样品，冷却后用稀盐酸水洗，干燥后得到多孔碳。所制备材料比电容、恒电流充放电和循环伏安曲线如图1所示。

实施例2：

本实施例和实施例1步骤基本相同，不同的是煅烧温度为600℃，所制备材料比电容、恒电流充放电和循环伏安曲线分别如图1所示。

实施例3：

本实施例和实施例1步骤也基本相同，不同的是煅烧温度为800℃，所制备材料比电容、恒电流充放电和循环伏安曲线分别如图1所示。

实施例4：