[发明专利]超级电容器电极用聚丙烯腈介孔活性碳纤维及其制备方法

摘要

本发明提供了一种超级电容器电极用聚丙烯腈介孔活性碳纤维及其制备方法。所述的制备方法，包括将造孔剂有机化合物和/或高聚物加入溶剂中，然后在50～80℃下搅拌3～24小时，得到含有造孔剂的溶液；将聚丙烯腈浆料与所述的含有造孔剂的溶液混合、得到混合纺丝原液；采用湿法纺丝工艺进行纺丝，得到混合原丝；将混合原丝在催化扩孔剂溶液中浸渍5～24小时，在80～120℃烘干后放入活化炉中预氧化、活化、碳化，得到超级电容器电极用聚丙烯腈介孔活性碳纤维。本发明制得的聚丙烯腈介孔活性碳纤维由于具有合适的介孔结构，并兼具较高强度，适合做超级电容器的电极。

主权项

一种超级电容器电极用聚丙烯腈介孔活性碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的超级电容器电极用聚丙烯腈介孔活性碳纤维，包括：聚丙烯腈活性碳纤维，所述的聚丙烯腈活性碳纤维中分布有介孔；所述的聚丙烯腈活性碳纤维的10~20nm的介孔率≥30%、总介孔率≥50%；包括以下步骤：步骤1：将有机化合物作为造孔剂加入溶剂中，然后在50~80℃下搅拌3~24小时，得到含有造孔剂的溶液；所述的有机化合物为乙烯基吡啶、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙烯基吡咯烷酮、低温热解共聚聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮铂和二茂铁中的至少一种；所述的含有造孔剂的溶液中有机化合物的浓度为15%~30%；将聚丙烯腈浆料与所述的含有造孔剂的溶液混合、搅拌，聚丙烯腈浆料与含有造孔剂的溶液的混合重量比例为1：0.5‑0.8；在50~80℃的恒温水浴中加热3~24小时，然后在恒温水浴中于30℃~40℃继续搅拌24~48小时，取出，在烘箱中于50℃~60℃进行脱泡处理，处理时间为24~48小时，得到混合纺丝原液；步骤2：将步骤1所得的混合纺丝原液采用湿法纺丝工艺进行纺丝，得到混合原丝；步骤3：将步骤2所得的混合原丝在催化扩孔剂溶液中浸渍5~24小时，所述的催化扩孔剂溶液为过渡金属盐的水溶液和过渡金属盐的酸溶液的至少一种；所述的酸溶液为磷酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液和盐酸溶液中的至少一种，酸的浓度为5~15%；所述的过渡金属盐为氯化镍、硝酸镍、磷酸镍、氯化铂、硝酸铂和磷酸铂中的至少一种；所述的催化扩孔剂溶液的浓度为5~40%；在80~120℃烘干后放入活化炉中，在空气气氛中于200~300℃预氧化2~5小时，得到预氧化丝；在活化炉中通入惰性气体，将预氧化丝以升温速率5~10℃/分钟升温到600~900℃，当温度升至750~850℃时开始通入活化剂，在750~850℃恒温5~120分钟，停止通入活化剂，然后以5~10℃/分钟的速率降温至200℃，停止通入惰性气体，随炉冷却后取出，用溶剂洗涤，得到超级电容器电极用聚丙烯腈介孔活性碳纤维。