CN104851607A - 一种改性废弃pvc基活性炭负载碲化锌复合电极材料及其制备方法 - Google Patents

一种改性废弃pvc基活性炭负载碲化锌复合电极材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：氧化亚镍1-2、海藻酸树脂1-2、二甲苯4-7、碲化锌2-3、纳米碳酸铁1-2、纳米硫化钡1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、锆酸酯偶联剂1-2、醋酸乙烯树脂1-2、蒸馏水10-15；本发明利用废弃的PVC制备电极材料活性炭，具有比表面积大、导电率高等优点，对资源合理化利用，解决环境污染的问题，碲化锌具有良好的位相匹配特性和良好的导电特性，能够较容易的掺杂在活性炭的表面，具有提高电极材料导电性和比电容量的作用。

Description

一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌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，特别是一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料及其制备方法。
背景技术
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、高性能的能源转换和储存系统已经显得越来越重要。超级电容器具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长等优点而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。超级电容器可以分为电化学双电层电容器和法拉第赝电容器。碳材料具有高比表面积、成本低、循环寿命长等优点而被应用于电化学双电层电容器中，但是其比电容低严重限制了碳基电极材料的商业发展；过渡金属氧化物由于具有高的比电容和优异的循环可逆性，但一般价格比较昂贵，所以一般将炭材料和过渡金属氧化物掺杂制备出复合电极材料，能够吸取彼此的优点，达到资源合理化利用。碲化锌是一种具有良好的位相匹配特性和良好的导电特性，能够较易的掺杂在活性炭的表面，并且增强其导电性和比电容量。
本发明利用废弃的PVC材料通过化学物理方法制备出具有高比表面积、孔隙分布均匀、孔径大小均匀的活性炭，不仅解决了废弃PVC对环境的危害，并且作为超级电容器的电极材料应用前景广泛。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌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：
一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料，由下列重量份的原料制成：氧化亚镍1-2、海藻酸树脂1-2、二甲苯4-7、碲化锌2-3、纳米碳酸铁1-2、纳米硫化钡1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、锆酸酯偶联剂1-2、醋酸乙烯树脂1-2、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：硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、电气石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸钙1-2、氮化铝粉1-2、氧化石墨烯1-2、废弃PVC材料400-500、氢氧化钙15-25、20%的硫酸30-50；制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300°C的水蒸气，迅速升高温度至800-900°C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70°C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90°C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
本发明所述一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、二甲苯、海藻酸树脂、醋酸乙烯树脂和改性废弃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）的产物和锆酸酯偶联剂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制备电极材料活性炭，具有比表面积大、导电率高等优点，对资源合理化利用，解决环境污染的问题，碲化锌具有良好的位相匹配特性和良好的导电特性，能够较容易的掺杂在活性炭的表面，具有提高电极材料导电性和比电容量的作用。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
 一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：氧化亚镍2、海藻酸树脂1、二甲苯5、碲化锌3、纳米碳酸铁1、纳米硫化钡2、改性废弃PVC基活性炭110、锆酸酯偶联剂1、醋酸乙烯树脂2、蒸馏水14；
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：硫酸钠2、硫酸铝钾1、电气石2、氨丙基三乙氧基硅烷2、硬脂酸钙1、氮化铝粉2、氧化石墨烯2、废弃PVC材料500、氢氧化钙20、20%的硫酸45；制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300°C的水蒸气，迅速升高温度至800-900°C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70°C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90°C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
本发明所述一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、二甲苯、海藻酸树脂、醋酸乙烯树脂和改性废弃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）的产物和锆酸酯偶联剂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：1.7Ω·m，循环容量保持率（%）：98.6。

Claims (2)

1.一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：氧化亚镍1-2、海藻酸树脂1-2、二甲苯4-7、碲化锌2-3、纳米碳酸铁1-2、纳米硫化钡1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、锆酸酯偶联剂1-2、醋酸乙烯树脂1-2、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：硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、电气石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸钙1-2、氮化铝粉1-2、氧化石墨烯1-2、废弃PVC材料400-500、氢氧化钙15-25、20%的硫酸30-50；制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300°C的水蒸气，迅速升高温度至800-900°C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70°C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90°C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
2.根据权利要求1所述一种改性废弃PVC基活性炭负载碲化锌复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、二甲苯、海藻酸树脂、醋酸乙烯树脂和改性废弃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）的产物和锆酸酯偶联剂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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