CN104788849A - 一种多孔废弃pvc基活性炭复合电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔废弃PVC基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：碳纳米管2-3、层状锰酸锂2-3、硝酸锰1-2、氢氧化镁1-2、天青石粉1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、聚苯乙烯1-2、蒸馏水9-15、甲基三乙氧基硅烷2-3；本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，添加的氢氧化镁增加了活性炭的孔隙，增大比表面积，提高导电率，添加的层状锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，进一步提高了活性炭基电极材料的性能。
Description
技术领域
本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种多孔废弃PVC基活性炭复合电极材料及其制备方法。
背景技术
活性炭作为电极材料具有微孔丰富的特征，但是单位比表面积利用率低，原因可能是因为过小的微孔不利于电解液的浸润，导致电子无法迁移，影响电容器能量密度和功率密度。因此，在制备高比表面积活性炭材料的同时对其孔径结构进行合理控制，是提高超级电容器的能量密度和功率密度的一种有效的手段。随着PVC塑料的广泛应用，如何回收利用不断增加的废弃PVC成为迫切需要解决的问题，伴随着科技的发展，废弃PVC的资源化利用的新技术在不断的发展，目前在超级电容器的各种电极材料中,以废弃PVC资源为原料通过化学活化方法制备具有较高的比表面积的碳材料，是一种较为理想的超级电容器电极材料，也是解决“白色污染”的有效手段之一，本发明在制备电极材料中添加的氢氧化镁在高温下能够分解，产生的气体能够增加活性炭的孔隙，增大比表面积，提高导电率，并且添加导电效果的碳纳米管和具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点的层状锰酸锂，进一步提高活性炭作为电极材料的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种多孔废弃PVC基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：
一种多孔废弃PVC基活性炭复合电极材料，由下列重量份的原料制成：碳纳米管2-3、层状锰酸锂2-3、硝酸锰1-2、氢氧化镁1-2、天青石粉1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、聚苯乙烯1-2、蒸馏水9-15、甲基三乙氧基硅烷2-3；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1-2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60；制备方法是（1）将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5°C/min的速度升温，在300-350°C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10～30°C的速度升温，加热至600-700°C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合,加热至80-90°C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120°C下维持2-3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
本发明所述一种多孔废弃PVC基活性炭复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、聚苯乙烯、碳纳米管和改性废弃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）的产物和甲基三乙氧基硅烷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：本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，添加的氢氧化镁增加了活性炭的孔隙，增大比表面积，提高导电率，添加的层状锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，进一步提高了活性炭基电极材料的性能。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种多孔废弃PVC基活性炭复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：碳纳米管3、层状锰酸锂3、硝酸锰1、氢氧化镁1、天青石粉1、改性废弃PVC基活性炭120、聚苯乙烯1、蒸馏水13、甲基三乙氧基硅烷2；
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：偏硅酸钠1、沉淀法白炭黑2、甲基三乙氧基硅烷2、氟化锆2、硬脂酸锌1、四氯化钛2、三氟化铁2、废弃PVC材料400、重铬酸钾26、氨水56；制备方法是（1）将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5°C/min的速度升温，在300-350°C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10～30°C的速度升温，加热至600-700°C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合,加热至80-90°C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120°C下维持2-3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
本发明所述一种多孔废弃PVC基活性炭复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、聚苯乙烯、碳纳米管和改性废弃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）的产物和甲基三乙氧基硅烷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：1.72F，内阻：1.8Ω·m，循环容量保持率（%）：98.2。
Claims (2)
1.一种多孔废弃PVC基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：碳纳米管2-3、层状锰酸锂2-3、硝酸锰1-2、氢氧化镁1-2、天青石粉1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、聚苯乙烯1-2、蒸馏水9-15、甲基三乙氧基硅烷2-3；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1-2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60；制备方法是（1）将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5°C/min的速度升温，在300-350°C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10～30°C的速度升温，加热至600-700°C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合,加热至80-90°C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120°C下维持2-3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
2.根据权利要求1所述一种多孔废弃PVC基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、聚苯乙烯、碳纳米管和改性废弃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）的产物和甲基三乙氧基硅烷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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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150722 |