CN104851604A - 一种利用废弃pvc制备的超级电容器用电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料,其特征在于,由下列重量份的原料制成:十六烷基三甲基溴化铵1-2、氧化锌1-2、钛酸钡1-3、三氧化铀2-3、碳化硅2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、聚苯乙烯1-2、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1-3、预胶化淀粉2-3、蒸馏水10-15;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,并且掺杂其他导电性材料提高电极的导电性,本发明的电极材料具有原料易得、成本低廉、容量大、能量密度高、工作温度范围宽和使用寿命长的特点,可以满足对不同用电器的需求。
Description
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制备的超级电容器用电极材料及其制备方法。
背景技术
能源和环境问题是目前人类亟需解决的两大问题。在化石能源日渐枯竭、环境污染日益严重和全球气候变暖的今天,寻求可再生绿色能源、对环境和谐的材料显得尤为迫切。超级电容器作为一种新型储能装置,由于具有功率密度高,充放电速率快,对环境无污染及良好的循环稳定性等许多优点,在新能源系统中占有重要地位。超级电容器的性能主要取决于电极材料。超级电容器电极材料主要包括:双电层碳基材料和赝电容材料(过渡金属氧化物、氢氧化物和导电聚合物)。然而,碳材料虽具有高的功率密度和良好的循环寿命,但因其电容小限制了该材料在超级电容器中的应用,过渡金属氧化物和氢氧化物具有较高的比电容但是稳定性差,导电聚合物的导电性良好,由于不同的制备方法导致稳定性较差,所以每一种材料作为超级电容器电极材料都有其优缺点。我们要结合不同材料的特性,制备出复合电极材料,不仅能够实现材料性能和成本的合理利用,并且具备的优良性能,应用前景十分广泛。随着PVC塑料在社会中的运用越来越多,随之带来的污染却不容忽视,对环境、土壤带来严重的危害。本发明针对这一情况将废弃的PVC材料经过炭化、活化制备出活性炭,解决了大量废弃PVC材料对环境、土壤的危害,对废物进行二次利用,节约了自然资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废弃PVC制备的超级电容器用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制备的超级电容器用电极材料,由下列重量份的原料制成:十六烷基三甲基溴化铵1-2、氧化锌1-2、钛酸钡1-3、三氧化铀2-3、碳化硅2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、聚苯乙烯1-2、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1-3、预胶化淀粉2-3、蒸馏水10-15;
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制备的超级电容器用电极材料,由以下步骤具体制成:
(1)将十六烷基三甲基溴化铵、预胶化淀粉、蒸馏水和改性废弃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)将聚苯乙烯加热至熔融状态,与步骤(1)的产物搅拌混合均匀,再加入异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯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,并且掺杂其他导电性材料提高电极的导电性,本发明的电极材料具有原料易得、成本低廉、容量大、能量密度高、工作温度范围宽和使用寿命长的特点,可以满足对不同用电器的需求。
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制备的超级电容器用电极材料,由下列重量份(公斤)的原料制成:十六烷基三甲基溴化铵1、氧化锌1、钛酸钡2、三氧化铀3、碳化硅3、改性废弃PVC基活性炭116、聚苯乙烯2、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯2、预胶化淀粉3、蒸馏水15;
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制备的超级电容器用电极材料,由以下步骤具体制成:
(1)将十六烷基三甲基溴化铵、预胶化淀粉、蒸馏水和改性废弃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)将聚苯乙烯加热至熔融状态,与步骤(1)的产物搅拌混合均匀,再加入异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯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:1.68F,内阻:1.6Ω·m,循环容量保持率(%):98.3。
Claims (2)
1.一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料,其特征在于,由下列重量份的原料制成:十六烷基三甲基溴化铵1-2、氧化锌1-2、钛酸钡1-3、三氧化铀2-3、碳化硅2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、聚苯乙烯1-2、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1-3、预胶化淀粉2-3、蒸馏水10-15;
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制备的超级电容器用电极材料,其特征在于,由以下步骤具体制成:
(1)将十六烷基三甲基溴化铵、预胶化淀粉、蒸馏水和改性废弃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)将聚苯乙烯加热至熔融状态,与步骤(1)的产物搅拌混合均匀,再加入异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯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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