CN103601185A - 一种超级电容器用球形多孔碳的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用糖类高分子制备超级电容器用球形多孔碳的新方法。具体涉及一种糖溶液在高压水热下缩聚炭化、一定条件下活化制备高比电容量多孔碳的新方法。本发明包括具体步骤如下：首先将一定浓度的糖溶液在一定温度压力下进行水热反应合成纳米碳球，再将纳米碳球与活化剂按一定质量比混合，进行活化处理，制备超级电容器用球形多孔碳。
Description
技术领域
本发明涉及一种超级电容器用球形多孔碳的制备方法，具体涉及一种将高分子糖类在高压下通过水热反应合成纳米碳球，将其在一定条件下活化处理，制备具有高比表面积和高比电容量多孔碳球的新方法。
背景技术
随着石油、天然气和煤等不可再生能源的不断消耗殆尽，世界经济发展受其影响越来越大，我国属于石油资源相对匮乏国家，国际石油价格的不断攀升，将对国家的经济和石油安全带来严重影响。因此清洁能源的研究和开发对国家经济的可持续发展有着重要的作用。与此同时越来越多的能量存储装置进入到人们的生活中，实际上能量可以以多种形式存储。比如利用水坝这种系统可以将能量以势能的形式存储，能量还可以以化学能的形式存储在燃料中。但是，高倍率电能的快速释放并不是一般的电源可以做到的，如铅酸蓄电池即使在最好的状态下也不能以10C的高倍率电流重复放电，而铿电池在10C的高倍率下重复放电的寿命相对1C的中低倍率放电是很非常短的。为实现快速充放电这一目的，近年来人们逐渐将目光转移到超级电容器的研究上。
超级电容器具备：成本低廉、材料丰富、充放电寿命长及安全性能高等特点，受到社会和全世界科研工作者的广泛关注。制备超级电容器电极的材料主要有金属氧化物、碳基材料、复合电极材料和导电聚合物。而这些材料中碳基材料被关注的更多，并且技术也最为成熟。用于制备碳基超级电容器碳材料主要有纤维碳、粉末碳、石墨烯、碳纳米管等。与粉状多孔碳材料相比，球形碳材料具有更高的堆积密度，其在电解质溶液中产生的电阻更小，因此适合用于超级电容器的电极材料。同时多孔碳球具有比表面积大、孔径可调、原料丰富、电化学稳定性好等特点而成为商业化超级电容器的首选电极材料。专利CN102101668A公开了一种以低阶煤为原料制备高比电容量超级电容器用活性炭的方法。专利CN102838115A公开了一种以石油焦为原料制备超级电容器用高比表面积活性炭的方法。专利CN102360960A公开了一种含有活性物质、导电剂、粘合剂及阳离子表面活性剂的超级电容器用电极材料的生产方法。专利CN102214514A公开了一种以煤、石油、木材、果壳等原料为碳源生产超级电容器用高比电容活性炭电极材料的方法。以上专利中制备的碳材料并非球形，其在电容器应用中电阻略大于球形多孔碳，因此制备一种球形多孔碳材料将有利于超级电容器行业的进步与发展。
本专利是以高分子糖类为原料，将其在高压下水热反应合成纳米碳球，再将与活化剂混合、在一定条件下活化处理，制备具有高比表面积和高比电容量球形多孔碳的新方法。
发明内容
本发明目的是提供一种利用糖类高分子制备超级电容器用球形多孔碳的新方法。
本发明首先将浓度为0.5～2.0mol/L的糖溶液在130～200℃温度下进行水热反应4～8小时，固体过滤，洗涤、干燥，制得球形碳材料；将球形碳500℃热处理后与活化剂按质量比1∶3～5(Kg/Kg)混合，将其在400℃下反应0.5小时，700～800℃下活化反应1小时，固体过滤、洗涤、干燥，最终将得到的球形碳材料进行粒径、比表面积和比电容的测试。
本发明的特征在于：所述生产超级电容器用球形多孔碳的糖类为葡萄糖、木糖和果糖。
本发明的特征在于：所述活化剂为氢氧化钾和氢氧化钠。
具体实施方式
实施例1：将浓度为2.0mol/L的葡萄糖溶液，在200℃温度下水热反应8小时，固体过滤，洗涤、干燥，制得球形碳材料；将球形碳500℃热处理后与KOH按质量比1∶5(Kg/Kg)混合，将其在400℃下反应0.5小时，800℃下活化反应1小时，固体过滤、洗涤、干燥，制备出粒径为783nm，比表面积为3318m2/g，比电容量为273F/g的超级电容器用球形多孔碳。
实施例2：改变水热碳与活化剂用量比为1∶4，其他条件同实施例1，制备出比表面积为2835m2/g，比电容量为247F/g的球形多孔碳。
实施例3：改变水热碳与活化剂用量比为1∶3，其他条件同实施例1，制备出比表面积为2471m2/g，比电容量为218F/g的球形多孔碳。
实施例4：改变活化温度为700℃下活化反应1小时，其他条件同实施例1，制备出比表面积为2673m2/g，比电容量为236F/g的球形多孔碳。
实施例5：改变葡萄糖浓度为0.5mol/L，其他条件同实施例1，制备出粒径为413nm，比表面积为3187m2/g，比电容量为259F/g的球形多孔碳。
实施例6：改变水热反应时间为4h，反应温度为160℃，其他条件同实施例1，制备出粒径为324nm，比表面积为3206m2/g，比电容量为261F/g的球形多孔碳。
实施例7：改变活化剂为氢氧化钠，球形碳与NaOH按质量比1∶3Kg/Kg)混合，将其在400℃下反应0.5小时，700℃下活化反应1小时，其他条件同实施例1，制备比表面积为2643m2/g，比电容量为216F/g的球形多孔碳。
实施例8：改变原料为2.0mol/L的果糖溶液，在160℃温度下水热反应6小时，其他条件同实施例1，制备出粒径为593nm，比表面积为3216m2/g，比电容量为250F/g的球形多孔碳。
实施例9：改变原料为1.5mol/L的木糖溶液，在140℃温度下水热反应6小时，其他条件同实施例1，制备出粒径为516nm，比表面积为3189m2/g，比电容量为243F/g的球形多孔碳。
Claims (3)
1.一种超级电容器用球形多孔碳的制备方法，其具体步骤如下：
首先将浓度为0.5～2.0mol/L的糖溶液在130～200℃温度下进行水热反应4～8小时，固体过滤，洗涤、干燥，制得球形碳材料；将球形碳在500℃热处理后与活化剂按质量比1∶3～5(Kg/Kg)混合，将其在400℃下反应0.5小时，700～800℃下活化反应1小时，固体过滤、洗涤、干燥，最终将得到的球形碳多孔碳进行粒径、比表面积和比电容的测试。
2.一种如权利要求1所述的一种超级电容器用球形多孔碳的制备方法，其特征在于：所述生产超级电容器用球形多孔碳的糖类为葡萄糖、木糖和果糖。
3.一种如权利要求1所述的一种超级电容器用球形多孔碳的制备方法，其特征在于：所述活化剂为氢氧化钾和氢氧化钠。
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104609389A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-13 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于琼脂糖的尺寸可调微-纳碳球的制备方法 |
| CN105118678A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-02 | 陕西科技大学 | 多糖改性活性碳作为超级电容器电极材料的制备方法 |
| CN106185923A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-07 | 江苏大学 | 一种用无机盐模板辅助制备多孔碳纳米材料的方法及其用途 |
| CN106185865A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 西安交通大学 | 一种中空纳米碳球的制备方法 |
| CN106463703A (zh) * | 2014-03-10 | 2017-02-22 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于锂硫电池的硼掺杂的复合物、制备所述复合物的方法、包含所述复合物的电极材料和锂硫电池 |
| CN106517134A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-03-22 | 广西大学 | 一种液化水生植物基炭微球的制备方法 |
| CN106517184A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-03-22 | 天津工业大学 | 超级电容器用高性能三维多级孔碳微球的制备方法 |
| CN106904593A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-30 | 新乡学院 | 水热法制备三维凝聚碳球模板的方法 |
| CN107098332A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-08-29 | 东北大学 | 一种高温碳化有机物制备碳基吸波材料的方法 |
| CN107746056A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-02 | 江苏森森炭业科技有限公司 | 一种球形活性炭的生产方法 |
| CN108133830A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-08 | 济南大学 | 一种石墨烯/超微活性炭颗粒复合电极材料的其制备方法 |
| CN108275681A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-13 | 上海理工大学 | 一种蜂窝状多孔碳球的制备方法 |
| CN109103424A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 神华集团有限责任公司 | 碳硫复合正极材料及其制备方法以及正极和锂硫电池 |
| CN113387355A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-09-14 | 合肥工业大学 | 一种生物质原料制备多孔碳球的方法 |
-
2013
- 2013-12-05 CN CN201310655767.3A patent/CN103601185A/zh active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106463703A (zh) * | 2014-03-10 | 2017-02-22 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于锂硫电池的硼掺杂的复合物、制备所述复合物的方法、包含所述复合物的电极材料和锂硫电池 |
| CN104609389A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-13 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于琼脂糖的尺寸可调微-纳碳球的制备方法 |
| CN104609389B (zh) * | 2015-01-20 | 2016-08-31 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于琼脂糖的尺寸可调微-纳碳球的制备方法 |
| CN105118678A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-02 | 陕西科技大学 | 多糖改性活性碳作为超级电容器电极材料的制备方法 |
| CN106185923A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-07 | 江苏大学 | 一种用无机盐模板辅助制备多孔碳纳米材料的方法及其用途 |
| CN106185865A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 西安交通大学 | 一种中空纳米碳球的制备方法 |
| CN106517134A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-03-22 | 广西大学 | 一种液化水生植物基炭微球的制备方法 |
| CN106517184A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-03-22 | 天津工业大学 | 超级电容器用高性能三维多级孔碳微球的制备方法 |
| CN106904593A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-30 | 新乡学院 | 水热法制备三维凝聚碳球模板的方法 |
| CN109103424A (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | 神华集团有限责任公司 | 碳硫复合正极材料及其制备方法以及正极和锂硫电池 |
| CN107098332A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-08-29 | 东北大学 | 一种高温碳化有机物制备碳基吸波材料的方法 |
| CN107746056A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-02 | 江苏森森炭业科技有限公司 | 一种球形活性炭的生产方法 |
| CN108133830A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-08 | 济南大学 | 一种石墨烯/超微活性炭颗粒复合电极材料的其制备方法 |
| CN108133830B (zh) * | 2017-12-27 | 2019-12-03 | 济南大学 | 一种石墨烯/超微活性炭颗粒复合电极材料的制备方法 |
| CN108275681A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-13 | 上海理工大学 | 一种蜂窝状多孔碳球的制备方法 |
| CN113387355A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-09-14 | 合肥工业大学 | 一种生物质原料制备多孔碳球的方法 |
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