[发明专利]废糖液制备银耳状多孔炭的方法及用于制备电极片

说明书

本发明公开了废糖液制备银耳状多孔炭的方法，并公开了用该多孔炭于制备电极片及其制备方法。采用废糖液为前驱体，通过木质素和废糖液均匀混合并炭化，合成了富含含氧官能团的炭材料，并通过KOH活化，制备了具有较好电化学性能的银耳状多孔炭。此方法实现了对维生素C制备过程中产生的废糖液的高附加值的利用，并且减小了生物制药公司处理废糖液的成本，在一定程度上也降低了环境污染。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及利用一种废糖液制备银耳状多孔炭及用本方法制备的银耳状多孔炭在制备电极片中的应用及制备方法。

背景技术

能源短缺是当今世界面临的一个严重问题，为了克服这一问题，综合利用可替代的持续可再生资源实现能源的转化和储备至关重要。近年来，燃料电池、电池组和电容器等能源储备技术的研究备受关注。双电层电容器因其能量密度高、循环寿命长且性能优于其它电池组，而在诸多领域被广泛应用。并且，随着生产垃圾的增多，为了方便处理废弃物，导致一些可被循环利用的废弃物被直接排放，进而造成了环境污染和资源浪费。值得注意的是，在维生素C的生产过程中，产生了大量的废糖液，并含有大量的2-酮基-L-古龙酸、少量的维生素C，以及钠和钾等碱性金属离子。而且，目前对维生素C的废液的循环利用主要体现在生产一些低附加值的产品（如草酸和洗涤剂等），或者使用较为复杂的工序回收2-酮基-L-古龙酸，制备维生素C。

另外，根据废糖液主要的组成可知，其含量丰富的C和O元素，有利于制备电化学性能良好的活性炭电极材料。除此之外，废糖液中的一些碱性金属离子，可以起到一定的活化作用。所以，对废糖液进行循环利用，制备具有高附加值的双电层电容器的多孔炭电极材料具有较大的研究意义。

发明内容

本发明要解决的问题在于，克服现有技术存在的缺陷，提出了一种利用废糖液制备银耳状多孔炭的方法，同时提出了用该多孔炭制备电极片及其制备方法。利用废糖液为前驱体，通过和木质素按一定质量比例均匀混合后炭化，再通过化学活化进行造孔，并最终用作双电层电容器的多孔炭电极材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

废糖液制备银耳状多孔炭的方法，其具体步骤如下：

步骤1，炭化

将废糖液和木质素按质量比5:（1～5）混合，为使它们混合均匀，对混合物进行机械搅拌，时间为1 h～3 h，最佳选择2 h。然后在90 ^oC温度的条件下鼓风干燥10 h以上；进行高温炭化处理：炭化温度500^oC～800^oC，最佳选择为600^oC，炭化时间为1 h～3 h。

自然冷却至室温，得到蓬松状炭材料。

步骤2，化学活化制备银耳状多孔炭

将步骤1制备的炭材料和氢氧化钾（KOH）按比例均匀混合，质量比m_KOH/m_炭材料=1～6，在惰性气氛Ar（氩气）中进行活化，活化温度为500～800^oC，活化时间为1~3 h。然后，使用2 mol/L的HCl溶液和过量的去离子水进行洗涤和抽滤，直至滤液呈中性。最后，将活化清洗后的多孔炭放置在真空干燥箱中干燥，得到银耳状多孔炭。真空干燥的最佳条件：150 ^oC，干燥4h。

步骤2中，所述的盐酸为市售的分析纯经过稀释制得的2 mol/L的稀盐酸。

本发明方法制备的银耳状多孔炭用于制备电极片。

本发明方法制备的银耳状多孔炭制备电极片的方法，其步骤是：

步骤1，将上述废糖液制备的银耳状多孔炭、乙炔黑和PTFE混合，其质量百分比为：

银耳状多孔炭80%～95%；