CN104779070A - 一种利用废弃pvc制备含聚吡咯活性炭复合电极材料及其制备方法 - Google Patents

一种利用废弃pvc制备含聚吡咯活性炭复合电极材料及其制备方法 Download PDF

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李义
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Abstract

本发明公开了一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚丙烯酰胺1-2、碳酸钙2-3、碲化镉2-4、三氧化二铝1-2、石墨烯1-2、聚吡咯2-3、钛酸酯偶联剂TMC-TTS1-3、改性废弃PVC基活性炭120-130、蒸馏水10-15、丙酮5-7、松香1-2；本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，和石墨烯、聚吡咯掺杂，促使电极材料具有较高的电导率、机械强度、化学稳定性和电荷的贮存性能，适用性广，值得推广。

Description

一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料及其制备方法。
背景技术
众所周知，随着全球经济的快速发展、化石能源的不断消耗、环境污染的日益严重，研究一种高效、低成本、环境友好、高性能的能源转换设备已经势在必行。超级电容器由于具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车，军事，移动通讯设备等领域，从而引起了科研工作者的广泛关注，超级电容器的主要性能取决于电极材料的结构与组成。迄今，用于超级电容器的电极材料主要包括碳材料、导电聚合物和过渡金属氧化物。石墨烯是一种二维材料，具有高的比表面积、导电性、柔韧型和机械强度，同时具有质量轻等诸多优点，因为其自身的优点广泛受到科研工作者的关注，聚吡咯具有较高的电导率、环境稳定性好、可逆的电化学氧化还原特性以及较强的电荷贮存能力，是一种理想的电极材料。
随着城市的发展和人们生活水平的提高，越来越多的PVC材料制品运用到社会生活中，但因为人们经常随手丢弃塑料废弃物，对市容、景观带来不好的视觉刺激，并且它不易回收、难以降解。现在主要的处理方法就是焚烧和填埋，焚烧会产生大量的有毒烟雾，污染大气，并且促使酸雨的形成；填埋对土地有极大的危害，改变土质和酸碱度，影响农作物吸收养分和水分，导致减产，并且它在土壤中不分解，无法被自然所吸收。本发明通过将废弃的PVC炭化、活化和石墨烯、聚吡咯掺杂，通过它们的协同作用，制备出的电极材料具有较高的电导率、机械强度、化学稳定性和电荷的贮存性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯酰胺1-2、碳酸钙2-3、碲化镉2-4、三氧化二铝1-2、石墨烯1-2、聚吡咯2-3、钛酸酯偶联剂TMC-TTS1-3、改性废弃PVC基活性炭120-130、蒸馏水10-15、丙酮5-7、松香1-2；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：阳起石粉5-6、硫酸镁2-3、铝酸酯偶联剂DL-4112-3、麦饭石粉2-4、竹炭6-10、二甲基硅油1-2、废弃PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高锰酸钾20-30、碳酸锆钾2-3、环己酮100-150；制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80°C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800°C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
本发明所述一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、松香、丙酮、聚吡咯、聚丙烯酰胺和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
（2）将步骤（1）的产物和钛酸酯偶联剂TMC-TTS及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600°C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
本发明的优点是：本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，和石墨烯、聚吡咯掺杂，促使电极材料具有较高的电导率、机械强度、化学稳定性和电荷的贮存性能，适用性广，值得推广。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：聚丙烯酰胺1、碳酸钙3、碲化镉4、三氧化二铝2、石墨烯1、聚吡咯3、钛酸酯偶联剂TMC-TTS2、改性废弃PVC基活性炭120、蒸馏水15、丙酮5、松香1；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份（公斤）的原料制成：阳起石粉5、硫酸镁3、铝酸酯偶联剂DL-4112、麦饭石粉3、竹炭8、二甲基硅油1、废弃PVC材料500、聚苯乙烯微球7、高锰酸钾30、碳酸锆钾3、环己酮130；制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80°C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800°C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
本发明所述一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、松香、丙酮、聚吡咯、聚丙烯酰胺和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
（2）将步骤（1）的产物和钛酸酯偶联剂TMC-TTS及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600°C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
以实施例中的电极材料和导电剂、粘结剂按照比例混合，加入少量的无水乙醇混合均匀，均匀涂抹在不锈钢网集流体上真空干燥，以饱和甘汞电极为参比电极，聚四氟乙烯为隔膜，以6mol/l的KOH电解质水溶液为电解液，在1.2-2.5V的范围内，在恒流（5mA）下进行循环测试，容量：1.73F，内阻：1.6Ω·m，循环容量保持率（%）：98.3。

Claims (2)

1.一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚丙烯酰胺1-2、碳酸钙2-3、碲化镉2-4、三氧化二铝1-2、石墨烯1-2、聚吡咯2-3、钛酸酯偶联剂TMC-TTS1-3、改性废弃PVC基活性炭120-130、蒸馏水10-15、丙酮5-7、松香1-2；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：阳起石粉5-6、硫酸镁2-3、铝酸酯偶联剂DL-4112-3、麦饭石粉2-4、竹炭6-10、二甲基硅油1-2、废弃PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高锰酸钾20-30、碳酸锆钾2-3、环己酮100-150；制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80°C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800°C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
2.根据权利要求1所述一种利用废弃PVC制备含聚吡咯活性炭复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、松香、丙酮、聚吡咯、聚丙烯酰胺和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
（2）将步骤（1）的产物和钛酸酯偶联剂TMC-TTS及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600°C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
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