[发明专利]一种双氧水和磷酸联合改性活性炭电极材料的方法

说明书

一种双氧水和磷酸联合改性活性炭电极材料的方法，包括以下步骤：（1）活性炭预处理；（2）共振声混合；（3）超声波催化双氧水改性活性炭反应；（4）双氧水和磷酸处理；（5）清洗和干燥。本发明先用超声波催化质量分数为30%的双氧水改性纳米级活性炭，形成中孔；然后在形成中孔的基础上，再用双氧水和磷酸复合改性纳米级活性炭，进一步丰富活性炭表面的官能团，在碳材料表面形成‑OH、‑CHO等含氧官能团。

技术领域

本发明属于电极材料制备技术领域，涉及一种双氧水和磷酸联合改性活性炭电极材料的方法。

背景技术

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护、绿色环保等优点。超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层，来快速储存和释放电荷的新型元器件。电极材料是决定超级电容器性能的主要因素之一。

超级电容器的种类按其工作原理可以分为双电层电容器、法拉第准电容器（也称为赝电容电容器）以及二者兼有的混合电容器。双电层电容器基于双电层理论，利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来储存能量。法拉第准电容器则基于法拉第过程，即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生，不仅发生在电极表面，而且可以深入电极内部。因此，不论是哪个种类的超级电容器，电极材料都是决定超级电容器性能的主要因素之一。根据这两种原理，目前作为超级电容器的电极材料的主要分为三类：碳材料、金属氧化物及水合物材料、导电聚合物材料。

活性炭（AC）是超级电容器最早采用的碳电极材料，具有成本低廉、导电性优良、比表面积较大等优点。但由于活性炭存在能量密度低、比电容较小等缺点，在一定程度上限制了其广泛应用，需对其进行表面改性。孔径分布、比表面积、表面基团是决定活性炭材料电化学性能的重要因素，因此，也是活性炭表面改性效果的评价指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双氧水和磷酸联合改性活性炭电极材料的方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种双氧水和磷酸联合改性活性炭电极材料的方法，包括下列步骤：

步骤1：将活性炭粉碎至500-750nm，得到纳米级活性炭，备用；

步骤2：将纳米级活性炭与无水乙醇放入共振声混合器中，在频率80-120Hz、振幅1.5-2.0mm条件下，处理240-360s，得到混合料，备用；

步骤3：将双氧水与混合料按照质量比8-12：1，投入超声波反应器中，在室温条件下，以超声波频率为25-35KHz，功率密度为0.35-0.45w/cm²，催化反应30-35min，得到第一反应物；

步骤4：将第一反应物、双氧水和磷酸混合，放入水热反应釜中，密闭水热反应釜，在温度59-61℃下反应5-7h；

步骤5：对步骤4得到的反应物料进行固液分离，收集固体物料；用去离子水清洗固体物料；然后进行干燥，收集干燥的固体物料后研磨成粉状，即得到改性活性炭电极材料。

优选的技术方案为：所述活性炭为植物型活性炭，符合GB/T 37386 超级电容器用活性炭中Ⅱ级要求，含水量5-7%，比表面积为1500-1800m²/g。

优选的技术方案为：纳米级活性炭和无水乙醇的质量比例为100：120-150。

优选的技术方案为：第一反应物、双氧水和磷酸之间的质量比例为：10：25-35：2-10；

优选的技术方案为：所述磷酸的质量分数为85-90%，双氧水的质量分数为30%。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：