[发明专利]一种甘草药渣基分级多孔炭及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及炭材料技术领域，尤其涉及一种甘草药渣基分级多孔炭及其制备方法和应用。本发明提供的所述制备方法步骤简单，适于工业化生产；以甘草药渣为前驱体，实现了资源的再利用；同时，所述制备方法制备得到的甘草药渣基分级多孔炭比表面积高、孔径分布合理，其作为电极材料时能量密度高。

技术领域

本发明涉及炭材料技术领域，尤其涉及一种甘草药渣基分级多孔炭及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球人口的快速增长以及对化石能源的过渡依赖，人类面临日益严重的能源危机和环境问题，这促使人们开发清洁、高效、可再生的新能源以及探索新能源的存储与转换技术。

超级电容器，主要由电极、隔膜、电解液、集流器组成，是建立在双电层理论基础上的一种全新电容器。其中，超级电容器的电极材料作为储能设备的主要组成部分，对储能设备的电化学性能起着决定性的作用。生物质作为含量比较丰富的可再生资源，是人类将来生存发展的一种重要能源，将生物质在高温下进行脱氢脱氧处理制备得到炭材料是生物质利用的一种有效途径。现有技术中以生物质作为碳源制备炭材料已经得到了人们的广泛关注，相关研究者使用各种方式制备炭材料，例如：化学活化法、模板法或CO₂活化法等。但是上述方案存在着以下缺点：对前驱体的预处理比较繁琐，无法适应于工业化生产，制备得到的炭材料比表面积低，孔径分布不合理，导致其作为电极材料时，能量密度低。

目前，中草药加工产业中依旧存在固废产量大、利用效率低和不能进行有效的循环利用等问题，进而导致大量药渣的浪费。其中，甘草被提取甘草酸等有效物质后排出的固体废弃物大约有70％。这些废弃物中的一部分被用于饲料行业，但大部分会被当做固体废弃物填埋或者焚烧，这不仅造成了资源的浪费，还给环境带来了巨大的压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甘草药渣基分级多孔炭及其制备方法和应用；所述制备方法步骤简单，适于工业化生产；以甘草药渣为前驱体，实现了资源的再利用；同时，所述制备方法制备得到的甘草药渣基分级多孔炭比表面积高、孔径分布合理，其作为电极材料时能量密度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种甘草药渣基分级多孔炭的制备方法，包括以下步骤：

将甘草药渣进行第一热处理，得到预炭化产物；

将所述预炭化产物和碱液混合后干燥，进行第二热处理，得到甘草药渣基分级多孔炭。

优选的，进行所述第一热处理前，对所述甘草药渣进行预处理；

所述预处理包括洗涤和干燥。

优选的，所述第一热处理在N₂气氛中进行；

所述第一热处理的温度为300～400℃，所述第一热处理的保温时间为50～70min。

优选的，升温至所述第一热处理温度的升温速率为4～6℃/min。

优选的，所述碱液为氢氧化钾水溶液；

所述碱液的浓度为0.7～2mol/L。

优选的，所述碱液中的碱与所述预炭化产物的质量比为(1～3)∶1。

优选的，所述第二热处理在N₂气氛中进行；

所述第二热处理的温度为700～800℃，所述第二热处理的保温时间为100～150min。

优选的，升温至所述第二热处理温度的升温速率为4～6℃/min。