CN105948038A - 一种活性炭微球及其制备方法 - Google Patents
一种活性炭微球及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105948038A CN105948038A CN201610316700.0A CN201610316700A CN105948038A CN 105948038 A CN105948038 A CN 105948038A CN 201610316700 A CN201610316700 A CN 201610316700A CN 105948038 A CN105948038 A CN 105948038A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- activated carbon
- present
- microballon
- carbon
- take
- 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.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 136
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 title abstract description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 19
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 17
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 16
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 230000000802 nitrating effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 241000143432 Daldinia concentrica Species 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 19
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 3
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 2,6-dihydroxybenzaldehyde Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1C=O DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- GZCGUPFRVQAUEE-VANKVMQKSA-N aldehydo-L-glucose Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-VANKVMQKSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- DLGYNVMUCSTYDQ-UHFFFAOYSA-N azane;pyridine Chemical compound N.C1=CC=NC=C1 DLGYNVMUCSTYDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
一种活性炭微球及其制备方法，本发明之活性炭微球直径为3～10微米，其比表面积为803～1109 m2 g‑1，孔隙主要为微孔，掺氮量为2.0～6.6%。本发明还包括所述活性炭微球的制备方法。本发明工艺简单，成本低，所使用的模板及掺氮试剂是g‑C3N4量子点，可以通过高温轻易的除去。所获得的活性炭产率高、比表面积高、超级电容器阻抗性能好、石墨化程度高、超级电容器比容性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种活性炭微球及其制备方法，属于活性碳材料领域。
背景技术
电极材料是限制超级电容器性能的一重要因素，活性炭具有良好的导电性，高比表面积，电化学稳定，多孔结构，循环寿命长，大的比电容以及相对较低的成本等优势(“An activatedcarbon with high capacitance from carbonization of a resorcinol-formaldehyde resin”Electrochemistry Communications,2009,11:715-718)，所以其引起了大部分学者的关注。活性炭电极材料的电化学性能主要由前驱体种类和材料活化方法来控制，而材料的电容性能却由炭材料孔径分布、比表面积、电导率以及部分官能团控制(“Microstructure andelectrochemical double-layer capacitance of carbon electrodes prepared by zinc chloride activationof sugarcane bagasse”Journal of Power Sources,2010,195:912-918)。炭材料的活化过程是通过化学反应消除材料中一部分碳原子，从而达到增加材料比表面积、改变孔隙率(“Influenceof the activating agent and the inert gas used in an activation process for the porosity developmentof carbon nanofibers”Journal of Colloid and Interface Science,2009,336:712-722)以及修饰材料官能团结构的目的。目前已有报导，使用不同前躯体，如阳离子淀粉、葡萄糖、木屑、甘蔗渣以及咖啡壳来制备超级电容器用活性炭电极材料。
以葡萄糖为前驱体制备的活性炭微球直径在0.5μm左右，比表面为815m2g-1，超级电容器阻抗性能较差，产率较低(“Lower-temperature synthesis of nanosized disordered carbon spheresas anode material for lithiumion batterie”Materials Letters,2007:13-17)。
现有技术中暂时没有以g-C3N4量子点为模板合成活性炭微球的技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有材料性能的不足，提供一种比表面积高、直径大的活性炭微球及其制备方法，以g-C3N4量子点为模板合成活性炭微球。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
本发明之活性炭微球，直径为3～10微米(μm)，其比表面积为803～1109m2g-1，孔隙主要为微孔，掺氮量为2.0～6.6％。
本发明之活性炭微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：制备g-C3N4量子点，配置0.1～1mol/L的葡萄糖溶液；
g-C3N4量子点的制备方法，参考“Polymer Nanodots of Graphitic Carbon Nitride asEffective Fluorescent Probes for the Detection of Fe3+and Cu2+ions”Nanoscale,2014,6(8):4157-62；
(2)水热：取步骤(1)制备的g-C3N4量子点0.05～0.5g与步骤(1)配置的葡萄糖溶液45～80mL混合，将混合溶液在150～180℃下水热5～10h，再取出冷却，得到碳凝胶；
(3)洗涤：取步骤(2)得到的碳凝胶先水洗1～2次，随后再用乙醇洗涤1～3次，以洗涤液澄清为洗涤干净的标准；将洗干净的碳凝胶在60～100℃下干燥24～48h除去水分；
(4)炭化：取步骤(3)干燥好的碳凝胶，放于管式炉中在氮气保护下炭化，炭化温度为700～900℃，升温速率为5～20℃/min，在700～900℃保温1～4h，所得产物即为超大直径掺氮葡萄糖基炭球；
(5)活化：取步骤(4)所得超大直径掺氮葡萄糖基炭球，放于管式炉中，在空气中，以5～20℃/min的升温速率，升温至300～600℃，保温活化50～120min，所得产物即为活性炭微球。
本发明所得活性炭微球直径为3～10微米(μm)，其比表面积为803～1109m2g-1，孔隙主要为微孔，掺氮量为2.0～6.6％，氮的主要形式为吡啶氮和吡咯氮。所得活性炭在2Ag-1时超级电容器质量比容为193～281F g-1，并且具有极好的超级电容器阻抗性能。
g-C3N4量子点是一种边缘官能团多、含氮量高、高温易分解以及具有石墨化结构的二维材料(“Polymer Nanodots of Graphitic Carbon Nitride as Effective Fluorescent Probes for theDetection of Fe3+and Cu2+ions”Nanoscale,2014,6(8):4157-62)，而掺氮的炭材料可以通过富氮的添加试剂来获得。一般情况下活性炭电极材料可以通过某些含氮基团来增加其比电容以及润湿性。因此，我们相信g-C3N4量子点是一种可以对活性炭掺氮并且有可能全方位提升活性炭性能的一种材料。
本发明具有以下突出优点：
(1)所用模板为g-C3N4量子点，工艺简单，成本低，含氮量较高的g-C3N4量子点可以对活性炭微球掺氮以及造孔，并且可以通过高温轻易的除去。
(2)所获得的活性炭比表面积高(803～1109m2g-1)，孔隙主要是微孔对超级电容器比容性能提高大。
(3)所获得活性炭直径大，孔隙分布合理，因此超级电容器阻抗性能优异。
(4)材料在环保、能源、国防以及化工领域将具有广泛的应用。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的活性炭微球(H-AC)的扫描电镜图；
图2是本发明对比例1制得的活性炭微球(AC)的扫描电镜图；
图3是本发明实施例1以及对比例1制得的活性炭微球的吸附-脱附曲线；
图4是本发明实施例1以及对比例1制得的活性炭微球的拉曼图谱；
图5是本发明实施例1以及对比例1制得的活性炭微球的X射线光电子能谱；
图6是本发明实施例1以及对比例1制得的活性炭微球的电化学交流阻抗谱图；
图7是本发明实施例1以及对比例1制得的活性炭微球的电化学恒流充放电数据。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
(1)备料：参考前人的研究(“Polymer Nanodots of Graphitic Carbon Nitride as EffectiveFluorescent Probes for the Detection of Fe3+and Cu2+ions”Nanoscale,2014,6(8):4157-62)，制备g-C3N4量子点；配置1mol/L的葡萄糖溶液；
(2)水热：取步骤(1)制备的g-C3N4量子点0.1g，与步骤(1)配置的葡萄糖溶液45mL混合，将混合溶液在180℃下水热10h后取出冷却，得到碳凝胶；
(3)洗涤：取步骤(2)得到的碳凝胶先水洗2次，随后再用乙醇洗涤3次，以洗涤液澄清为洗涤干净的标准；将洗干净的碳凝胶在90℃下干燥24h除去水分；
(4)炭化：取步骤(3)干燥好的碳凝胶，放于管式炉中在氮气保护下炭化，炭化温度为800℃，升温速率为5℃/min，炭化时间2h，所得产物即为超大直径掺氮葡萄糖基炭球；
(5)活化：取步骤(4)所得超大直径掺氮葡萄糖基炭球，放于管式炉中，在空气中，以5℃/min的升温速率，升温至450℃，活化90min，所得产物即为活性炭微球，用H-AC表示。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～10微米(μm)，比表面积为1106m2g-1，含氮量为2.9％，2Ag-1时超级电容器质量比容为281F g-1，其扫描电镜图如图1所示。
对比例1
(1)备料：配置1mol/L的葡萄糖溶液；
(2)水热：取步骤(1)葡萄糖溶液45mL，在180℃下水热10h后取出冷却，得到碳凝胶；
(3)洗涤：取步骤(2)得到的碳凝胶先水洗2次，随后再用乙醇洗涤3次，洗干净的碳凝胶在90℃下干燥24h除去水分；
(4)炭化：取步骤(3)干燥好的碳凝胶，放于管式炉中在氮气保护下炭化，炭化温度为800℃，升温速率为5℃/min，时间2h，所得产物即为葡萄糖基炭球；
(5)活化：取步骤(4)所得葡萄糖基炭球，放于管式炉中，在空气中，5℃/min升温至450℃活化90min，所得产物即为葡萄糖基活性炭微球用AC表示。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为0.3微米(μm)比表面积为792m2g-1，含氮量为0，2Ag-1时超级电容器质量比容为182F g-1，其扫描电镜图如图2所示。
图3是本发明实施例1以及对比例1制得活性炭微球的吸附-脱附曲线；
图4是本发明实施例1以及对比例1制得活性炭微球的拉曼图谱；
图5是本发明实施例1以及对比例1制得活性炭微球的X射线光电子能谱；
图6是本发明实施例1以及对比例1制得活性炭微球的电化学交流阻抗谱图；
图7是本发明实施例1以及对比例1制得活性炭微球的电化学恒流充放电数据。
实施例2
与实施例1的区别仅在于，本实施例中g-C3N4量子点质量为0.05g，即步骤(2)中使用的g-C3N4量子点质量为0.05g，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～10μm，比表面积为1006m2g-1，含氮量为2.6％，2Ag-1时超级电容器质量比容为221F g-1。
实施例3
与实施例1的区别仅在于，本实施例中g-C3N4量子点质量为0.2g，即步骤(2)中g-C3N4量子点质量为0.2g，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～10μm，比表面积为1048m2g-1，含氮量为3.1％，2Ag-1时超级电容器质量比容为193F g-1。
实施例4
与实施例1的区别仅在于，本实施例中g-C3N4量子点质量为0.3g，即步骤(2)中g-C3N4量子点质量为0.3g，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～10μm，比表面积为1049m2g-1，含氮量为6.6％，2Ag-1时超级电容器质量比容为241F g-1。
实施例5
与实施例1的区别仅在于，本实施例中g-C3N4量子点质量为0.4g，即步骤(2)中g-C3N4量子点质量为0.4g，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～10μm，比表面积为1096m2g-1，含氮量为5.6％，2Ag-1时超级电容器质量比容为252F g-1。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，本实施例中g-C3N4量子点质量为0.5g，即步骤(2)中g-C3N4量子点质量为0.5g，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～10μm，比表面积为1049m2g-1，含氮量为5.5％，2Ag-1时超级电容器质量比容为204F g-1。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，本实施例中水热温度为160℃，即步骤(2)中将上述混合溶液在160℃下水热10h后取出冷却，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～8μm，比表面积为1036m2g-1，含氮量为2.5％，2Ag-1时超级电容器质量比容为228F g-1。
实施例8
与实施例1的区别仅在于，本实施例中水热温度为170℃，即步骤(2)中将上述混合溶液在170℃下水热10h后取出冷却，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～9μm，比表面积为1056m2g-1，含氮量为2.7％，2Ag-1时超级电容器质量比容为258F g-1。
实施例9
与实施例1的区别仅在于，本实施例中水热时间为8h，即步骤(2)中将上述混合溶液在180℃下水热8h后取出冷却，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～9μm，比表面积为1026m2g-1，含氮量为2.5％，2Ag-1时超级电容器质量比容为259F g-1。
实施例10
与实施例1的区别仅在于，本实施例中水热时间为5h，即步骤(2)中将上述混合溶液在180℃下水热5h后取出冷却，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～6μm，比表面积为1106m2g-1，含氮量为2.8％，2Ag-1时超级电容器质量比容为269F g-1。
实施例11
与实施例1的区别仅在于，本实施例中水热时间为7h，即步骤(2)中将上述混合溶液在180℃下水热7h后取出冷却，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～8μm，比表面积为1096m2g-1，含氮量为2.9％，2Ag-1时超级电容器质量比容为249F g-1。
实施例12
与实施例1的区别仅在于，本实施例中活化温度为300℃，即步骤(5)中5℃/min升温至300℃活化90min，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～9μm，比表面积为824m2g-1，含氮量为2.0％，2Ag-1时超级电容器质量比容为238F g-1。
实施例13
与实施例1的区别仅在于，本实施例中活化温度为500℃，即步骤(5)中5℃/min升温至500℃活化90min，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～9μm，比表面积为1000m2g-1，含氮量为2.5％，2Ag-1时超级电容器质量比容为233F g-1。
实施例14
与实施例1的区别仅在于，本实施例中活化温度为600℃，即步骤(5)中5℃/min升温至300℃活化90min，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～9μm，比表面积为1109m2g-1，含氮量为2.6％，2Ag-1时超级电容器质量比容为271F g-1。
实施例15
与实施例1的区别仅在于，本实施例中活化温度为300℃，活化时间为120min，即步骤(5)中5℃/min升温至300℃活化120min，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～9μm，比表面积为1103m2g-1，含氮量为2.4％，2Ag-1时超级电容器质量比容为265F g-1。
实施例16
与实施例1的区别仅在于，本实施例中活化温度为300℃，活化时间为60min，即步骤(5)中5℃/min升温至300℃活化60min，其他与实施例1相同。
本实施例所得葡萄糖基活性炭微球直径为3～9μm，比表面积为803m2g-1，含氮量为2.6％，2Ag-1时超级电容器质量比容为225F g-1。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种活性炭微球，其特征在于，所述活性炭微球，直径为3～10 微米，其比表面积为803～1109 m2
g-1，孔隙主要为微孔，掺氮量为2.0～6.6%。
2.制备如权利要求1所述活性炭微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）备料：制备g-C3N4量子点，配置0.1～1 mol/L的葡萄糖溶液；
（2）水热：取步骤（1）制备的g-C3N4量子点0.05～0.5 g与步骤（1）配置的葡萄糖溶液45～80 mL混合，将混合溶液在150～180℃下水热5～10 h，再取出冷却，得到碳凝胶；
（3）洗涤：取步骤（2）得到的碳凝胶先水洗1～2次，随后再用乙醇洗涤1～3次，以洗涤液澄清为洗涤干净的标准；将洗干净的碳凝胶在60～100℃下干燥24～48 h除去水分；
（4）炭化：取步骤（3）干燥好的碳凝胶，放于管式炉中在氮气保护下炭化，炭化温度为700～900℃，升温速率为5～20℃/min，在700～900℃保温1～4h，所得产物即为超大直径掺氮葡萄糖基炭球；
（5）活化：取步骤（4）所得超大直径掺氮葡萄糖基炭球，放于管式炉中，在空气中，以5～20℃/min的升温速率，升温至300～600℃，保温活化50～120 min，所得产物即为活性炭微球。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610316700.0A CN105948038B (zh) | 2016-05-13 | 2016-05-13 | 一种活性炭微球及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610316700.0A CN105948038B (zh) | 2016-05-13 | 2016-05-13 | 一种活性炭微球及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105948038A true CN105948038A (zh) | 2016-09-21 |
| CN105948038B CN105948038B (zh) | 2017-09-29 |
Family
ID=56912408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610316700.0A Active CN105948038B (zh) | 2016-05-13 | 2016-05-13 | 一种活性炭微球及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105948038B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107128899A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-05 | 上海应用技术大学 | 一种球状氮掺杂碳纳米材料的制备方法 |
| CN107778656A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-09 | 江苏森森炭业科技有限公司 | 一种活性炭布的生产方法 |
| CN108246337A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-06 | 中南林业科技大学 | 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 |
| CN108914706A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-30 | 武汉菡美洛建筑材料有限公司 | 一种吸附甲醛的环保壁纸 |
| CN109923066A (zh) * | 2016-12-21 | 2019-06-21 | 株式会社吴羽 | 球状活性炭及其制造方法 |
| CN112897526A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-04 | 西南大学 | 基于工业葡萄糖的多孔碳点材料的制备方法及其应用 |
| CN113135558A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-20 | 中国计量大学 | 一种基于多孔碳球的光热材料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7582273B1 (en) * | 2004-10-25 | 2009-09-01 | Los Almos National Security, Llc | Preparation of carbon nanoparticles and carbon nitride from high nitrogen compound |
| CN102951636A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-06 | 大连理工大学 | 氮掺杂壳聚糖基活性炭及其制备方法 |
| WO2013068812A1 (ru) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Юнаско Лимитед | Легированный азотом активированный уголь и способ легирования азотом активированного угля |
| CN103495395A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-08 | 福建农林大学 | 一种固载g-C3N4具有光催化功能活性炭的制备方法 |
| CN105344316A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 明光市龙腾矿物有限公司 | 一种吸附用活性炭制备的复合材料以及制备方法 |
-
2016
- 2016-05-13 CN CN201610316700.0A patent/CN105948038B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7582273B1 (en) * | 2004-10-25 | 2009-09-01 | Los Almos National Security, Llc | Preparation of carbon nanoparticles and carbon nitride from high nitrogen compound |
| WO2013068812A1 (ru) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Юнаско Лимитед | Легированный азотом активированный уголь и способ легирования азотом активированного угля |
| CN102951636A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-06 | 大连理工大学 | 氮掺杂壳聚糖基活性炭及其制备方法 |
| CN103495395A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-08 | 福建农林大学 | 一种固载g-C3N4具有光催化功能活性炭的制备方法 |
| CN105344316A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 明光市龙腾矿物有限公司 | 一种吸附用活性炭制备的复合材料以及制备方法 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109923066A (zh) * | 2016-12-21 | 2019-06-21 | 株式会社吴羽 | 球状活性炭及其制造方法 |
| CN109923066B (zh) * | 2016-12-21 | 2022-06-28 | 株式会社吴羽 | 球状活性炭及其制造方法 |
| CN107128899A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-05 | 上海应用技术大学 | 一种球状氮掺杂碳纳米材料的制备方法 |
| CN107778656A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-03-09 | 江苏森森炭业科技有限公司 | 一种活性炭布的生产方法 |
| CN107778656B (zh) * | 2017-11-06 | 2020-08-11 | 江苏森森炭业科技有限公司 | 一种活性炭布的生产方法 |
| CN108246337A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-06 | 中南林业科技大学 | 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 |
| CN108246337B (zh) * | 2018-02-05 | 2021-04-09 | 中南林业科技大学 | 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 |
| CN108914706A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-30 | 武汉菡美洛建筑材料有限公司 | 一种吸附甲醛的环保壁纸 |
| CN108914706B (zh) * | 2018-07-26 | 2020-06-16 | 山东汇高智慧纺织科技有限公司 | 一种吸附甲醛的环保壁纸 |
| CN112897526A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-04 | 西南大学 | 基于工业葡萄糖的多孔碳点材料的制备方法及其应用 |
| CN113135558A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-20 | 中国计量大学 | 一种基于多孔碳球的光热材料及其制备方法 |
| CN113135558B (zh) * | 2021-04-19 | 2023-03-14 | 中国计量大学 | 一种基于多孔碳球的光热材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105948038B (zh) | 2017-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105948038B (zh) | 一种活性炭微球及其制备方法 | |
| Cai et al. | Porous carbon derived from cashew nut husk biomass waste for high-performance supercapacitors | |
| Li et al. | Nitrogen doped and hierarchically porous carbons derived from chitosan hydrogel via rapid microwave carbonization for high-performance supercapacitors | |
| Cao et al. | Lignin-based multi-channels carbon nanofibers@ SnO2 nanocomposites for high-performance supercapacitors | |
| Chen et al. | Synthesis of nitrogen-doped porous carbon nanofibers as an efficient electrode material for supercapacitors | |
| Zheng et al. | The porous carbon derived from water hyacinth with well-designed hierarchical structure for supercapacitors | |
| He et al. | Biomass juncus derived nitrogen-doped porous carbon materials for supercapacitor and oxygen reduction reaction | |
| CN105118688B (zh) | 一种细菌纤维素/活性碳纤维/石墨烯膜材料的制备方法及其应用 | |
| CN102867654B (zh) | 一种用于超级电容器的石墨化活性炭电极材料及制备方法 | |
| CN109336106A (zh) | 一种豆渣基氮硼共掺杂多孔碳材料的制备方法 | |
| WO2014127501A1 (zh) | 一种氧和氮共掺杂的聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法 | |
| 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 | |
| CN105140042B (zh) | 一种细菌纤维素/活性碳纤维/碳纳米管膜材料的制备方法及其应用 | |
| CN105914048A (zh) | 一种多孔碳-石墨烯-金属氧化物复合材料及其制备方法和应用 | |
| 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 | |
| CN107958797A (zh) | 一种强碱氨气共活化生物质基活性炭电极材料的制备方法 | |
| CN104495788A (zh) | 一种多孔碳的制备方法 | |
| CN108520830A (zh) | 一种皮芯型多孔石墨烯纤维与超级电容器的制备方法 | |
| CN109467082B (zh) | 一种石墨化多孔玉米芯衍生炭电极材料的制备方法 | |
| CN109110756A (zh) | 一种均质玉米芯衍生炭电极材料及其制备方法 | |
| 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 | |
| Xu et al. | Self-template bagasse-based porous carbons for high performance supercapacitors | |
| CN105836746A (zh) | 一种超级电容器用海绵状多孔碳材料的制备方法 | |
| CN108046254A (zh) | 一种玉米芯衍生活性炭电极材料及其制备方法 | |
| Wu et al. | Atmosphere‐free activation methodology for holey graphene/cellulose nanofiber‐based film electrode with highly efficient capacitance performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |