CN104098083A - 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法 - Google Patents

一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104098083A
CN104098083A CN201410336520.XA CN201410336520A CN104098083A CN 104098083 A CN104098083 A CN 104098083A CN 201410336520 A CN201410336520 A CN 201410336520A CN 104098083 A CN104098083 A CN 104098083A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
porous nano
nano carbon
carbon source
condition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410336520.XA
Other languages
English (en)
Inventor
付宏刚
栾玉婷
蒋保江
郭世恩
郝蓉
王蕾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heilongjiang University
Original Assignee
Heilongjiang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heilongjiang University filed Critical Heilongjiang University
Priority to CN201410336520.XA priority Critical patent/CN104098083A/zh
Publication of CN104098083A publication Critical patent/CN104098083A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,此材料涉及一种以生物质丝瓜络作为碳源制备纳米碳材料的方法,本发明对制备现有纳米碳材料方法存在工艺过程复杂、生产成本较高,并且对生产出的纳米碳材料比表面积低,储能较差的问题进行了解决。本发明制备方法如下:一、丝瓜络的预处理;二、丝瓜络的活化与干燥;三、在惰性气体下进行热处理;四、酸浸法处理。本发明以生物质丝瓜络为碳源制备的多孔纳米碳与现有的纳米碳材料相比,比表面积显著增大,而且有良好的电化学性能;该方法实验过程简单,并且利用生物类资源可实现大规模工业化生产。

Description

一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法。
背景技术
[0002] 能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源 的使用。然而随着煤炭、原油、天然气等一次能源的枯竭,如何高效利用现有能源并将其合 理的存储起来以成为现在的研究热点,所以人们迫切需要寻求一种高性能新型能源存储材 料。
[0003] 纳米碳材料由于其具有优良的化学稳定性、导电性和低温抗氧化性等特点,使其 在锂离子电池、超级电容器及燃料电池等能源存储领域有着重要的应用。过去的几年中,研 究较多的传统纳米碳材料有活性炭、碳纳米管、石墨烯以及他们的复合物,但此类纳米碳材 料价格昂贵,工艺复杂,无法商业化生产,尤其是石墨烯类材料,由于其层与层之间的范德 华力使得材料团聚,致使层间的孔隙难以满足离子及电子在期间的快速扩散,从而导致其 在能源存储方面应用较差。因此,研制出一种高性能新型纳米碳材料显得尤为重要。
[0004] 近年来,很多科学家都在致力于新型生物质类纳米碳材料的制备及其潜在应用的 研究。如用人类废弃的头发作为一种长期可持续储能的新型生物质类纳米碳材料,还有利 用一种大须芒草作为超级电容器储能纳米碳材料,除此之外,还有利用本身能够自主构建 三维立体结构的鸡蛋壳膜,对其进行碳化,作为一种生物质储能材料。但是上述方法制备的 工艺较复杂,生产出的纳米碳材料比表面积较低以及储能方面较差。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了解决现有制备多孔纳米碳材料生产成本高、价格昂贵、工艺 过程复杂、对生产出的纳米碳材料比表面积低以及储能方面较差的问题,而提供一种以生 物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法。
[0006] 本发明的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,具体是按以下步骤操 作的:
[0007] -、首先称取丝瓜络,然后在惰性气体气氛下、温度为200〜600°C的条件下煅烧 至黑色纤维状,煅烧时间为30〜60min,进行预碳化;
[0008] 二、向步骤一中预碳化后的丝瓜络中加入活化剂,在温度为30〜50°C、搅拌速度 为50〜300r/min条件下搅拌4〜10h,得到前驱体;之后将生成的前驱体在50〜100°C条 件下,干燥6〜12h,得到中间产物;其中,丝瓜络与活化剂的质量比为1:1〜5 ;
[0009] 三、将步骤二得到的中间产物进行热处理,得到产物,其中热处理的条件为:在升 温速率为1〜20°C /min的条件下,升温至600〜1400°C,在惰性气体流量为30〜200mL/ min的条件下,热处理30min〜6h ;
[0010] 四、用酸浸法处理步骤三所得产物,然后将酸浸法处理后的产物用蒸馏水洗至pH 为7. 0,在60〜150°C的条件下干燥6〜10h,或在40〜80°C真空干燥6〜10h,得终产物, 即为以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料。
[0011] 步骤一中所述的预碳化处理温度为200〜600°C中的任意一种均可。
[0012] 步骤二中的所述的活化剂为氢氧化钾、磷酸、氯化锌、硫酸、硫化钾、氯化铝、氯化 铵、高锰酸钾和氢氧化钠中的一种或几种的混合。
[0013] 步骤四中所述的酸浸法步骤如下:室温条件下,将步骤三得到的产物加入到质量 浓度为30%〜60%的酸液中超声30min〜2h,即完成酸浸处理,其中,酸溶液为盐酸溶液、 硝酸溶液、磷酸溶液或者醋酸溶液,产物与酸溶液的质量体积比为lg :25mL。
[0014] 本发明包含以下有益效果:
[0015] 1、本发明制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0016] 2、本发明通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[0017] 3、本发明的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。
附图说明
[0018] 图1是实施例一所得丝瓜络为碳源制备多孔纳米碳材料的800°C XRD图;
[0019] 图2是实施例一所得丝瓜络为碳源制备多孔纳米碳材料的800°C处理的样品的氮 气吸附脱附图;
[0020] 图3是实施例一所得丝瓜络为碳源制备多孔纳米碳材料的800°C处理的样品的恒 流充放电图;
[0021] 图4是实施例一所得丝瓜络为碳源制备多孔纳米碳材料的800°C处理的样品的 20000倍透射电子显微镜图片。
具体实施方式
[0022] 本发明技术方案不局限与以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的 任意组合。
具体实施方式 [0023] 一:本实施方式的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方 法,具体是按以下步骤操作的:
[0024] -、首先称取丝瓜络,然后在惰性气体气氛下、温度为200〜600°C的条件下煅烧 至黑色纤维状,煅烧时间为30〜60min,进行预碳化;
[0025] 二、向步骤一中预碳化后的丝瓜络中加入活化剂,在温度为30〜50°C、搅拌速度 为50〜300r/min条件下搅拌4〜10h,得到前驱体;之后将生成的前驱体在50〜100°C条 件下,干燥6〜12h,得到中间产物;其中,丝瓜络与活化剂的质量比为1:1〜5 ;
[0026] 三、将步骤二得到的中间产物进行热处理,得到产物,其中热处理的条件为:在升 温速率为1〜20°C /min的条件下,升温至600〜1400°C,在惰性气体流量为30〜200mL/ min的条件下,热处理30min〜6h ;
[0027] 四、用酸浸法处理步骤三所得产物,然后将酸浸法处理后的产物用蒸馏水洗至pH 为7. 0,在60〜150°C的条件下干燥6〜10h,或在40〜80°C真空干燥6〜10h,得终产物, 即为以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料。
[0028] 本实施方式制备的多孔纳米碳,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳米 碳材料用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。本实施 方式通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的纳米碳材料,与工业上2000°C以上的方 法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单易操作,生产成本低。 本实施方式的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方大多数 的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易得、低 碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧化物) 相比显示出巨大的优势。
具体实施方式 [0029] 二:本实施方式与一不同的是:步骤一中所述的预碳 化温度为在200〜600°C范围内的任意温度。其它与一相同。
具体实施方式 [0030] 三:本实施方式与一或二不同的是:步骤一中所述的 预碳化温度为300〜500°C。其它与一或二相同。
具体实施方式 [0031] 四:本实施方式与一至三之一不同的是:步骤一中所 述的预碳化温度为400〜450°C。其它与一至三之一相同。
具体实施方式 [0032] 五:本实施方式与一至四之一不同的是:步骤二中所 述的活化剂为氢氧化钾、磷酸、氯化锌、硫酸、硫化钾、氯化铝、氯化铵、硼酸盐、硼酸、氯化 钙、氢氧化钙、氯化氢、硝酸、三氧化二磷、高锰酸钾、氢氧化钠中的一种或几种按任意比混 合而成的混合物。其它与一至四之一相同。
[0033]
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:步骤二中所 述的溶剂为水、乙醇中的一种或两种按任意比例混合而成的混合物。其它与具体实施方式 一至五之一相同。
具体实施方式 [0034] 七:本实施方式与一至六之一不同的是:步骤二中所 述的丝瓜络与活化剂的质量比为1: 5、1:4、1: 3、1:2或1:1。其它与一至六之 一相同。
具体实施方式 [0035] 八:本实施方式与一至七之一不同的是:步骤一和三 中所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或者其中几种按任意比例混合而成的气体。 其它与一至七之一相同。
具体实施方式 [0036] 九:本实施方式与一至八之一不同的是:步骤四中所 述的酸浸法步骤如下:室温条件下,将步骤三得到的产物加入到质量浓度为30%〜60%的 酸液中超声30min〜2h,即完成酸浸处理,其中,酸溶液为盐酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液或 者醋酸溶液,产物与酸溶液的质量体积比为lg:25mL。其它与一至八之一相 同。
具体实施方式 [0037] 十:本实施方式与一至九之一不同的是:所述的超声 30min〜2h,是在超声频率为3〜30KHz、超声功率为200〜700W条件下,进行的。其它与 一至九之一相同。
具体实施方式 [0038] 十一:本实施方式与一至十之一不同的是:步骤四中 所述的真空干燥条件为:在50〜80°C的温度下真空干燥6〜9h。其它与一 至十之一相同。
[0039]
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是:步骤四 中所述的真空干燥条件为:在60〜80°C的温度下真空干燥6〜8h。其它与具体实施方式 之一相同。
[0040]
具体实施方式十三:本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是:步骤四 中所述的真空干燥条件为:在70〜80°C的温度下真空干燥6〜7h。其它与具体实施方式 一至十二之一相同。
[0041]
具体实施方式十四:本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是:步骤四 中所述的真空干燥的真空度为〇〜-0. 〇5MPa。其它与具体实施方式一至十三之一相同。 [0042]
具体实施方式十五:本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是:步骤四 中所述的在80〜130°C的条件下干燥6〜9h。其它与具体实施方式一至十四之一相同。 [0043]
具体实施方式十六:本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是:步骤四 中所述的在100〜ll〇°C的条件下干燥6〜8h。其它与具体实施方式一至十五之一相同。
具体实施方式 [0044] 十七:本实施方式与一至十六之一不同的是:步骤二 中所述的在温度为30〜40°C、搅拌速度为100〜300r/min条件下搅拌4〜8h。其它与具 体实施方式一至十六之一相同。
具体实施方式 [0045] 十八:本实施方式与一至十七之一不同的是:步骤二 中所述的在温度为30〜40°C、搅拌速度为200〜300r/min条件下搅拌4〜6h。其它与具 体实施方式一至十七之一相同。
具体实施方式 [0046] 十九:本实施方式与一至十八之一不同的是:步骤二 中所述的将生成的前驱体在70〜100°C条件下,干燥6〜10h,得到中间产物。其它与具体 实施方式一至十八之一相同。
具体实施方式 [0047] 二十:本实施方式与一至十九之一不同的是:步骤二 中所述的将生成的前驱体在80〜100°C条件下,干燥6〜8h,得到中间产物。其它与具体 实施方式一至十九之一相同。
具体实施方式 [0048] 二i^一 :本实施方式与一至二十之一不同的是:步骤 三中所述的热处理的条件为:在升温速率为5〜20°C /min的条件下,升温至800〜1400°C, 在惰性气体流量为50〜200mL/min的条件下,热处理30min〜5h。其它与一 至二十之一相同。
[0049]
具体实施方式二十二:本实施方式与具体实施方式一至二i^一之一不同的是:步 骤三中所述的热处理的条件为:在升温速率为10〜20°C /min的条件下,升温至1000〜 1400°C,在惰性气体流量为100〜200mL/min的条件下,热处理30min〜4h。其它与具体实 施方式一至二i 之一相同。
[0050]
具体实施方式二十三:本实施方式与具体实施方式一至二十二之一不同的是:步 骤三中所述的热处理的条件为:在升温速率为15〜20°C /min的条件下,升温至1200〜 1400°C,在惰性气体流量为150〜200mL/min的条件下,热处理30min〜2h。其它与具体实 施方式一至二十二之一相同。
[0051] 采用以下实施案例验证本发明的有益效果:
[0052] 实施例一:
[0053] 本实验的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,具体是按以下步骤进 行:
[0054] -、采用300°C对丝瓜络进行预碳化;二、在温度为30°C、搅拌速度为150r/min的 条件下将预碳化后的丝瓜络和氯化锌加入到80mL水溶液中,搅拌10h ;之后在100°C条件下 烘干;三、在室温条件下对步骤二中得到的物质进行热处理,以15°C /min的升温速率升温 至600〜1400°C,保温30min〜2h,惰性气氛的流量为100mL/min,热处理的气氛为99. 99% 的氮气;四、用酸浸法处理步骤三的产物,在酸液中超声60min,用蒸馏水洗涤至pH为7.0, 然后在60°C真空(真空度为0〜_0.05MPa)条件下干燥8h,即可得到以丝瓜络为碳源制备 多孔纳米碳材料。
[0055] 其中,步骤二中丝瓜络与氯化锌质量比为1 :3。
[0056] 其中,步骤四所述酸浸法步骤如下:室温条件下在质量浓度为30%的盐酸溶液中 超声60min,即完成了酸浸处理;其中,超声频率为20KHz、超声功率为200W。
[0057] 本实施例得到的高性能多孔纳米碳材料的X射线衍射图谱如图1所示,通过图1 可以知道本方法制备的碳材料在22. 3度和43度处有衍射峰,这说明了以丝瓜络作为碳源 制备的纳米碳材料具有较1¾的石墨化。
[0058] 本实施例得到的高性能多孔纳米碳材料的氮气吸附脱附图如图2所示,通过图2 可以说明以丝瓜络作为碳源制备的纳米碳材料具有较高的比表面积1600m 2/g。
[0059] 本实施例得到的高性能多孔纳米碳材料的恒流充放电图如图3所示,通过图3说 明以丝瓜络作为碳源制备的纳米碳材料具有较高的电容值(电容值可达300F/g)。
[0060] 本实施例得到的以丝瓜络作为碳源制备的纳米碳材料在800°C煅烧后的20000倍 透射电子显微镜图片,从图4中可以看出,样品呈现片层多孔结构,石墨化程度较高。
[0061] 实施例二:本实例与实施例一不同的是:步骤一采用500°C对丝瓜络进行预碳化, 步骤三中采用以l〇°C /min的升温速率升温至900°C。其它步骤和参数与实施例一相同。
[0062] 本实施例制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0063] 本实施例通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[0064] 本实施例的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。
[0065] 实施例三:本实例与实施例一至实例二不同的是:步骤一采用600°C对丝瓜络进 行预碳化,步骤三中采用以10°c /min的升温速率升温至1000°C。其它步骤和参数与实施 例一相同。
[0066] 本实施例制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0067] 本实施例通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[0068] 本实施例的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。
[0069] 实施例四:本实例与实施例一至三不同的是:步骤一采用600°C对丝瓜络进行预 碳化,步骤三中采用以15°C /min的升温速率升温至1KKTC。其它步骤和参数与实施例一 相同。
[0070] 本实施例制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0071] 本实施例通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[0072] 本实施例的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。
[0073] 实施例五:本实例与实施例一至四不同的是:步骤二采用在温度为50°C、搅拌速 度为200r/min的条件下将预碳化后的丝瓜络和氯化锌加入到80mL水溶液中,搅拌12h。其 它步骤和参数与实施例一相同。
[0074] 本实施例制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0075] 本实施例通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[0076] 本实施例的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。
[0077] 实施例六:本实例与实施例一至五不同的是:步骤二采用氢氧化钠为活化剂,步 骤二中丝瓜络、氢氧化钠质量比为1 :2。其它步骤和参数与实施例一相同。
[0078] 本实施例制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0079] 本实施例通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[0080] 本实施例的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。
[0081] 实施例七:本实例与实施例一至六不同的是:步骤三采用酸浸法处理步骤三的样 品时在酸溶液中超声30min,在用蒸馏水将其洗至PH为7. 0。其它步骤和参数与实施例一 相同。
[0082] 本实施例制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0083] 本实施例通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[0084] 本实施例的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。
[0085] 实施例八:本实例与实施例一至七不同的是:步骤一和三中所述的惰性气体为氮 气、氩气、氦气中的一种或者其中几种按任意比例混合而成的气体。其它步骤和参数与实施 例一相同。
[0086] 本实施例制备的多孔纳米碳材料,比表面积可达1600m2/g ;该方法制备的多孔纳 米碳材料可用于超级电容器的电极材料,在lAg4的电流密度下比电容可达到300F/g。
[0087] 本实施例通过简单的热处理方法合成多孔高比表面积的的纳米碳材料,与工业上 2000°C以上的制备方法相比较而言,反应温度为600〜1400°C,所需能量少,所需设备简单 易操作,生产成本低。
[〇〇88] 本实施例的碳源为丝瓜络,是一种生物质类纳米碳材料,丝瓜是一种在我国南方 大多数的省区大量而集中生长的具有网状纤维的植物,由于其低毒、少污染、其材料廉价易 得、低碳环保等,使其与其他类型的新型能源存储材料(高分子聚合物、金属氧化物和氢氧 化物)相比显示出巨大的优势。

Claims (10)

1. 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在于以丝瓜络为原料制备 高性能多孔纳米碳材料,方法如下: 一、 首先称取丝瓜络,然后在惰性气体气氛下、温度为200〜600°C的条件下煅烧至黑 色纤维状,煅烧时间为30〜60min,进行预碳化; 二、 向步骤一中预碳化后的丝瓜络中加入活化剂,在温度为30〜50°C、搅拌速度为 50〜300r/min条件下搅拌4〜10h,得到前驱体;之后将生成的前驱体在50〜100°C条件 下,干燥6〜12h,得到中间产物;其中,丝瓜络与活化剂的质量比为1:1〜5 ; 三、 将步骤二得到的中间产物进行热处理,得到产物,其中热处理的条件为:在升温速 率为1〜20°C /min的条件下,升温至600〜1400°C,在惰性气体流量为30〜200mL/min 的条件下,热处理30min〜6h ; 四、 用酸浸法处理步骤三所得产物,然后将酸浸法处理后的产物用蒸馏水洗至pH为 7. 0,在60〜150°C的条件下干燥6〜10h,或在40〜80°C真空干燥6〜10h,得终产物,即 为以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料。
2. 根据权利要求1所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在 于步骤一中所述的预碳化温度为在200〜600°C范围内的任意温度。
3. 根据权利要求1所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在 于步骤二中所述的溶剂为水、乙醇中的一种或两种按任意比例混合而成的混合物。
4. 根据权利要求1所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征 在于步骤二中所述的活化剂为氢氧化钾、磷酸、氯化锌、硫酸、硫化钾、氯化铝、氯化铵、硼酸 盐、硼酸、氯化钙、氢氧化钙、氯化氢、硝酸、三氧化二磷、高锰酸钾、氢氧化钠中的一种或几 种按任意比混合而成的混合物。
5. 根据权利要求1所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在 于步骤二中所述的丝瓜络与活化剂的质量比为1:5、1:4、1:3、1:2或1:1。
6. 根据权利要求1所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在 于步骤一和三中所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或者其中几种按任意比例混 合而成的气体。
7. 根据权利要求1所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在 于步骤四中所述的酸浸法步骤如下:室温条件下,将步骤三得到的产物加入到质量浓度为 30 %〜60%的酸液中超声30min〜2h,即完成酸浸处理,其中,酸溶液为盐酸溶液、硝酸溶 液、磷酸溶液或者醋酸溶液,产物与酸溶液的质量体积比为lg :25mL。
8. 根据权利要求7所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在 于所述的超声30min〜2h,是在超声频率为3〜30KHz、超声功率为200〜700W条件下,进 行的。
9. 根据权利要求1所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特征在 于步骤四中所述的真空干燥条件为:在50〜80°C的温度下真空干燥6〜8h。
10. 根据权利要求1或9所述的一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法,其特 征在于步骤四中所述的真空干燥的真空度为0〜-0. 〇5MPa。
CN201410336520.XA 2014-07-15 2014-07-15 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法 Pending CN104098083A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410336520.XA CN104098083A (zh) 2014-07-15 2014-07-15 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410336520.XA CN104098083A (zh) 2014-07-15 2014-07-15 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104098083A true CN104098083A (zh) 2014-10-15

Family

ID=51666681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410336520.XA Pending CN104098083A (zh) 2014-07-15 2014-07-15 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104098083A (zh)

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104599863A (zh) * 2015-01-15 2015-05-06 华东理工大学 一种制备复合材料的方法、复合材料及其应用
CN105036110A (zh) * 2015-07-03 2015-11-11 湘潭大学 疏松多孔结构龙须草生物碳及其制备方法
CN105197910A (zh) * 2015-07-20 2015-12-30 黑龙江大学 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法
CN105819416A (zh) * 2016-03-14 2016-08-03 上海奥威科技开发有限公司 一种生物基多孔炭的制备方法及其在超级电容器中的应用
CN105931856A (zh) * 2016-06-24 2016-09-07 安徽江威精密制造有限公司 一种添加改性废旧电容器电极片的复合电极材料及其制备方法
CN105957725A (zh) * 2016-06-24 2016-09-21 安徽江威精密制造有限公司 一种添加竹炭镍铝水滑石复合材料的复合电极材料及其制备方法
CN105977037A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种绿色环保低电阻的植物基多孔炭电极材料及其制备方法
CN105977052A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种工艺简单电化学性能优异的复合电极材料及其制备方法
CN105977042A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种添加聚吡咯四氧化三锰的复合电极材料及其制备方法
CN105977044A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种自放电电压衰减小的聚丙烯腈增强型复合电极材料及其制备方法
CN105977043A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种添加改性褐煤的超级电容器电极材料及其制备方法
CN105977045A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种超级电容器用新型植物基多孔炭电极材料及其制备方法
CN105977051A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种柔软型超级电容器复合电极材料及其制备方法
CN105977053A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种石墨烯/二氧化锰复合材料增强比容量的混合型电极材料及其制备方法
CN105977054A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种可用于超级电容器的混合掺杂的电极材料及其制备方法
CN105977041A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种铈锰掺杂可延长循环寿命的超级电容器电极材料及其制备方法
CN106024406A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 安徽江威精密制造有限公司 一种掺杂钛酸钡的高介电常数的超级电容器电极材料及其制备方法
CN106076255A (zh) * 2016-06-29 2016-11-09 广西桂柳化工有限责任公司 一种改性柚子皮负载二氧化锰复合吸附材料的制备方法
CN106206070A (zh) * 2016-06-24 2016-12-07 安徽江威精密制造有限公司 一种添加聚吡咯/石墨相氮化碳复合材料的电极材料及其制备方法
CN106206076A (zh) * 2016-06-24 2016-12-07 安徽江威精密制造有限公司 一种改性纳米碳纤维掺杂改性的机械性能优异的电极材料及其制备方法
CN106298266A (zh) * 2016-08-22 2017-01-04 王利萍 一种丝瓜络基活性炭电极材料的制备方法
CN106865543A (zh) * 2017-01-25 2017-06-20 北京凯风泰智能技术研究有限公司 一种棉花秸秆无氧蒸气炭化方法
CN107128893A (zh) * 2017-03-08 2017-09-05 北京化工大学常州先进材料研究院 一种利用生物质高效制备多孔氮掺杂碳纳米片的方法及其应用
CN107128898A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 上海应用技术大学 一种天萝筋氮掺杂碳纳米材料的制备方法
CN107151015A (zh) * 2017-06-27 2017-09-12 上海应用技术大学 一种丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的制备方法
CN107161981A (zh) * 2017-06-27 2017-09-15 上海应用技术大学 一种荷梗氮掺杂碳纳米材料的制备方法
CN107887608A (zh) * 2017-11-09 2018-04-06 天津工业大学 一种碳化丝瓜瓤载硫作为锂硫电池正极材料的制备方法
CN108176368A (zh) * 2017-12-04 2018-06-19 华南理工大学 一种生物炭壳聚糖复合材料及其制法和应用
CN108423675A (zh) * 2018-03-02 2018-08-21 河南工程学院 高吸附率活性炭的制备方法
CN108675277A (zh) * 2018-05-25 2018-10-19 常州大学 一种超高比表面积的微-中孔复合的多孔碳及其制备方法
CN109473288A (zh) * 2018-10-22 2019-03-15 江苏大学 一种以丝瓜络为原料制备三维石墨烯/泡沫镍复合材料的方法
WO2020103138A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 辽宁星空钠电电池有限公司 一种基于生物质的官能团修饰的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用
WO2020103140A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 辽宁星空钠电电池有限公司 基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101121512A (zh) * 2007-04-29 2008-02-13 武汉理工大学 一种植物活性碳纤维柱的制备方法
CN103011129A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 黑龙江大学 一种以椰壳为原料制备高比表面积多孔石墨化纳米碳片的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101121512A (zh) * 2007-04-29 2008-02-13 武汉理工大学 一种植物活性碳纤维柱的制备方法
CN103011129A (zh) * 2012-12-13 2013-04-03 黑龙江大学 一种以椰壳为原料制备高比表面积多孔石墨化纳米碳片的方法

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104599863A (zh) * 2015-01-15 2015-05-06 华东理工大学 一种制备复合材料的方法、复合材料及其应用
CN105036110A (zh) * 2015-07-03 2015-11-11 湘潭大学 疏松多孔结构龙须草生物碳及其制备方法
CN105197910B (zh) * 2015-07-20 2018-03-13 黑龙江大学 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法
CN105197910A (zh) * 2015-07-20 2015-12-30 黑龙江大学 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法
CN105819416A (zh) * 2016-03-14 2016-08-03 上海奥威科技开发有限公司 一种生物基多孔炭的制备方法及其在超级电容器中的应用
CN105977054A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种可用于超级电容器的混合掺杂的电极材料及其制备方法
CN105977037A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种绿色环保低电阻的植物基多孔炭电极材料及其制备方法
CN105977052A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种工艺简单电化学性能优异的复合电极材料及其制备方法
CN105977042A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种添加聚吡咯四氧化三锰的复合电极材料及其制备方法
CN105977044A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种自放电电压衰减小的聚丙烯腈增强型复合电极材料及其制备方法
CN105977041A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种铈锰掺杂可延长循环寿命的超级电容器电极材料及其制备方法
CN105977045A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种超级电容器用新型植物基多孔炭电极材料及其制备方法
CN105977051A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种柔软型超级电容器复合电极材料及其制备方法
CN105977053A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种石墨烯/二氧化锰复合材料增强比容量的混合型电极材料及其制备方法
CN105977043A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种添加改性褐煤的超级电容器电极材料及其制备方法
CN105957725A (zh) * 2016-06-24 2016-09-21 安徽江威精密制造有限公司 一种添加竹炭镍铝水滑石复合材料的复合电极材料及其制备方法
CN106024406A (zh) * 2016-06-24 2016-10-12 安徽江威精密制造有限公司 一种掺杂钛酸钡的高介电常数的超级电容器电极材料及其制备方法
CN105931856A (zh) * 2016-06-24 2016-09-07 安徽江威精密制造有限公司 一种添加改性废旧电容器电极片的复合电极材料及其制备方法
CN106206070A (zh) * 2016-06-24 2016-12-07 安徽江威精密制造有限公司 一种添加聚吡咯/石墨相氮化碳复合材料的电极材料及其制备方法
CN106206076A (zh) * 2016-06-24 2016-12-07 安徽江威精密制造有限公司 一种改性纳米碳纤维掺杂改性的机械性能优异的电极材料及其制备方法
CN106076255A (zh) * 2016-06-29 2016-11-09 广西桂柳化工有限责任公司 一种改性柚子皮负载二氧化锰复合吸附材料的制备方法
CN106298266A (zh) * 2016-08-22 2017-01-04 王利萍 一种丝瓜络基活性炭电极材料的制备方法
CN106865543B (zh) * 2017-01-25 2019-03-08 北京凯风泰智能技术研究有限公司 一种棉花秸秆无氧蒸气炭化方法
CN106865543A (zh) * 2017-01-25 2017-06-20 北京凯风泰智能技术研究有限公司 一种棉花秸秆无氧蒸气炭化方法
CN107128893A (zh) * 2017-03-08 2017-09-05 北京化工大学常州先进材料研究院 一种利用生物质高效制备多孔氮掺杂碳纳米片的方法及其应用
CN107128898A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 上海应用技术大学 一种天萝筋氮掺杂碳纳米材料的制备方法
CN107151015A (zh) * 2017-06-27 2017-09-12 上海应用技术大学 一种丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的制备方法
CN107161981A (zh) * 2017-06-27 2017-09-15 上海应用技术大学 一种荷梗氮掺杂碳纳米材料的制备方法
CN107887608A (zh) * 2017-11-09 2018-04-06 天津工业大学 一种碳化丝瓜瓤载硫作为锂硫电池正极材料的制备方法
CN108176368A (zh) * 2017-12-04 2018-06-19 华南理工大学 一种生物炭壳聚糖复合材料及其制法和应用
CN108423675A (zh) * 2018-03-02 2018-08-21 河南工程学院 高吸附率活性炭的制备方法
CN108675277A (zh) * 2018-05-25 2018-10-19 常州大学 一种超高比表面积的微-中孔复合的多孔碳及其制备方法
CN109473288A (zh) * 2018-10-22 2019-03-15 江苏大学 一种以丝瓜络为原料制备三维石墨烯/泡沫镍复合材料的方法
WO2020103138A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 辽宁星空钠电电池有限公司 一种基于生物质的官能团修饰的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用
WO2020103140A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 辽宁星空钠电电池有限公司 基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104098083A (zh) 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法
CN103011129B (zh) 一种以椰壳为原料制备高比表面积多孔石墨化纳米碳片的方法
CN105800600B (zh) 利用果皮制备氮自掺杂三维石墨烯的方法
CN104045077A (zh) 一种石墨烯三维分级多孔炭材料及制备方法
CN103700829B (zh) 二氧化钛(b)-石墨烯自卷绕纳米复合材料的制备方法
CN103985875A (zh) 一种石墨烯-氮化碳复合材料的应用
CN103318871B (zh) 一种以活性炭为原料合成石墨化多孔碳材料的制备方法
CN107055531A (zh) 一种生物质基氮掺杂多孔碳材料的制备方法
CN103357425A (zh) 一种二硫化钼/二氧化钛纳米刺分级结构复合材料的制备方法
CN103441246B (zh) 三维氮掺杂的石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用
CN105197910B (zh) 一种以生物质为碳源制备多孔纳米碳材料的方法
CN104882295B (zh) 碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的制备方法
CN103359709A (zh) 氮掺杂石墨烯的制备方法
CN104715936B (zh) 一种用于超级电容器的分级多孔碳电极材料及制备方法
CN104495788A (zh) 一种多孔碳的制备方法
CN105152170A (zh) 一种蝉蜕基用于电化学电容器的多孔碳材料的制备方法
CN104129778A (zh) 一种锂离子电池正极材料用功能化石墨烯的制备方法
CN106207197A (zh) 一种采用头发制备双功能电催化剂的方法
CN109081342A (zh) 一种海枣叶生物质多孔活性炭及其制备方法和应用
CN105036130A (zh) 一种以榆钱为原料制备超级电容器用活性炭材料的方法
CN105321726B (zh) 高倍率活性炭/活性石墨烯复合电极材料及其制备方法
CN107732209B (zh) 一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法
CN106356203B (zh) 一种钴酸镍纳米片/石墨毡复合材料及其制备和应用
CN106582762B (zh) 一种氮掺杂石墨烯/MnO2复合材料及其制备方法
CN104979568A (zh) 一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141015

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)