CN108807014B - 利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，包括：(1)取废弃烟头切碎，将切碎的烟头浸泡在水中，随后移至高压反应釜中进行预碳化，然后通过离心、洗涤、干燥得到前驱体；(2)将干燥的前驱体与活化剂混合，在气氛炉中加热保温，冷却室温后取出黑色物体，即得到碳化活化后的样品；(3)将碳化活化后的样品与元素掺杂剂分散在水中，得到分散液，将分散液移至高压反应釜中进行反应，得到超级电容器电极材料。本发明利用废弃烟头制备的超级电容器电极材料具有分级多孔结构，超高的比表面积，并且具有富氧官能团和高掺氮量。这使得该材料应用于超级电容器电极材料时，其具有优异的比电容，良好的速率性能和超高循环稳定性。

Description

利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法
技术领域
本发明属于废弃材料利用领域，涉及一种对废弃烟头碳化活化、元素掺杂后制备超级电容器电极材料的方法
背景技术
随着化石燃料的迫切需求和日益严峻的全球变暖问题，对高效电能储存技术的需求日益迫切。新型储能设备超级电容器具有功率密度高，重量轻，循环寿命长的特点，在国防，航空航天，仪器仪表等领域具有很高的应用潜力。事实上，过去几年已经开发了大量的电极材料，如金属氧化物金属硫化物，金属硒化物等。最近，为了满足超级电容器广泛应用的需求，迫切需要廉价，易于生产的高性能碳材料，这些材料来源于现有的可再生资源，如鸡蛋白，叶子，羊绒，微生物，大豆，棉花，可口可乐等已被用于合成超级电容器的碳电极。为了保护环境，减少自然资源或合成材料的消耗是不可避免的。这些来源需要大量生产并且易于收集。如果我们能够从废物中制造理想的碳基电极材料，这将是一个独特的优势。
据统计，全世界每年生产5.8万亿支卷烟可产生近120万吨烟头生活垃圾。烟头的主要成分是醋酸纤维素，由于不可自降解，它已成为生活中最常见的垃圾之一。处理由废弃的烟头引起的一系列环境问题已经成为一个重要的挑战。此外，自然界中的烟头可能会将其中所含的重金属释放到土壤，水和所有其他环境中造成环境污染。一些研究表明，从中释放的几种有害物质会对动物，植物和人类健康产生巨大影响。因此，我们如何面对废弃烟头对环境造成的危害，以及如何正确处理烟头废弃物是非常必要的。
基于此，本发明收集废弃的烟头并使用一些绿色技术将其制备为超级电容器电极的衍生碳材料。即通过烟头的连续碳化和活化制备烟头炭衍生碳。同时，碳基材料可以掺杂B，N，S，P等杂原子来提高其电化学性能，其原理为杂质原子可以作为活性位点提高材料润湿性和催化反应活性，以此大大提高碳材料的性能。所以，以尿素为氮源，通过水热法获得氮掺杂的烟头炭衍生碳，并将其应用于超级电容器。氮掺杂的烟头炭衍生碳具有超高比表面积，分层多孔结构，富氧官能团和高掺氮量。因此将氮掺杂的烟头炭衍生碳应用于超级电容器是一种行之有效的策略：彻底处理烟头垃圾问题并避免它对环境造成危害的同时，也期望为超级电容器开发各种衍生碳材料来解决不可再生能源的消耗。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，包括以下步骤：
步骤一、取废弃烟头切碎，将切碎的烟头浸泡在水中，随后移至高压反应釜中，在大于100℃的温度下进行预碳化，反应时间大于0.5h，然后通过离心、洗涤、干燥得到前驱体；
步骤二、将干燥的前驱体与活化剂混合，在气氛炉中以1～20℃/min的速率升温至200～2000℃，并保温0.5～50h，冷却室温后取出黑色物体，即得到碳化活化后的样品；
步骤三、将碳化活化后的样品与元素掺杂剂分散在水中，得到分散液，将分散液移至高压反应釜中，在大于80℃的温度下进行反应，反应时间大于0.5h，冷却至室温，通过离心、洗涤、干燥，得到超级电容器电极材料。
优选的是，所述步骤一中，烟头与水的体积或质量比为1:0.1～100；预碳化的温度为150～500℃，反应时间为45～90min。
优选的是，所述步骤二中，活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氢氧化镁中的任意一种；在气氛炉中以5～10℃/min的速率升温至600～1200℃，并保温1～5h；所述前驱体与活化剂的质量比为1:0.1～10。
优选的是，所述元素掺杂剂为氮源或硫源；所述氮源为氨水、尿素、L-半胱氨酸、有机胺类物质中的一种或多种的组合；所述硫源为硫酸亚铁铵、硫脲、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、罗丹宁中的一种或多种的组合；所述碳化活化后的样品与元素掺杂剂的质量比为1:0.1～10。
优选的是，所述有机胺类物质为乙二胺、二乙胺、异丙胺、三丙胺、三乙醇胺、己二胺、丙烯酰胺、二甲基甲酰胺、三聚氰胺中的一种或几种的组合。
优选的是，所述步骤三中，反应的温度为100～600℃，反应的时间为5～15h。
优选的是，所述步骤二和步骤三之间还包括以下过程：将碳化活化后的样品送入大气压低温等离子体装置中，使碳化活化后的样品处于大气压低温等离子体的喷射出口处20～60mm，在大气压低温等离子体装置中按照10～20L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5～15mm/s，使等离子体射流喷射于碳化活化后的样品上，处理90～120min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为50～100kV的交流电压，频率为150～300kHz；所述气体为空气、稀有气体/氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
优选的是，所述步骤三中，在分散液中加入分散剂，以1000～3000r/min的速度搅拌10～30min，然后将分散液置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下3～5cm，液面高度保持10～15cm，脉冲时间为15～20s，占空比为65％～85％，恒温槽中控制温度为20～25℃，声强为200～600W/cm2，超声频率50～60KHz，所述探头的直径为10mm；所述分散剂为1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1-丁基-3-甲基氯化咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸中的一种；所述碳化活化后的样品与分散剂的质量比为1:0.01～0.05。
优选的是，所述步骤二的过程替换为：将干燥的前驱体与活化剂混合，在气氛炉中，以5～10℃/min的速度加热升温至100～300℃，保温10～30min，然后以1～5℃/min的速度加热升温至500～600℃，保温45～60min，然后以5～10℃/min的速度加热升温至800～1000℃，保温60～90min，得到碳化活化后的样品。
优选的是，所述步骤三中，将干燥后的物料在80℃温度下置于双极性方波高压脉冲电场中处理60～90min，所述双极性方波高压脉冲电场的脉冲电场强度为40～50kV/cm，频率为1000～1200Hz。
本发明至少包括以下有益效果：本发明利用废弃烟头制备的超级电容器电极材料具有分级多孔结构和较高的比表面积，且具有富氧官能团和高掺氮量，并且该材料应用于超级电容器电极材料时，其具有优异的比电容，良好的速率性能和超高循环稳定性。该方法在彻底处理废弃烟头并避免其对环境造成危害的同时，也期望为超级电容器开发各种碳源材料以解决不可再生能源的消耗。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的SEM图；
图2为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的TEM图；
图3为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的XPS图，C1s；
图4为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的XPS图，O1s；
图5为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的XPS图，N1s；
图6为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的比表面积及孔径分布图(小图)；
图7为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的循环伏安曲线CV；
图8为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料在不同电流密度下的充电/放电曲线；
图9为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料在不同电流密度下的比电容，及样品在电流密度为0.5～10A/g时的速率性能；
图10为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的奈奎斯特曲线图；
图11为本发明实施例1制备的超级电容器电极材料的循环性能测试曲线。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
一种利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，包括以下步骤：
步骤一、取废弃烟头切碎，将切碎的烟头浸泡在水中，随后移至高压反应釜中，在250℃的温度下进行预碳化，反应时间为3h，然后通过离心、洗涤、干燥得到前驱体；烟头与水的质量比为1:50；
步骤二、将干燥的前驱体与活化剂氢氧化钾混合，在气氛炉中以5℃/min的速率升温至600℃，并保温1h，冷却室温后取出黑色物体，即得到碳化活化后的样品；所述前驱体与活化剂的质量比为1:2；
步骤三、将碳化活化后的样品与元素掺杂剂尿素分散在水中，得到分散液，将分散液移至高压反应釜中，在180℃的温度下进行反应，反应时间为12h，冷却至室温，通过离心、洗涤、干燥，得到超级电容器电极材料；所述碳化活化后的样品与元素掺杂剂尿素的质量比为1:5。图1为实施例1制备的超级电容器电极材料的SEM图；图2为实施例1制备的超级电容器电极材料的TEM图；从图1和2可以看出，制备的超级电容器电极材料具有三维碳骨架及孔结构；从图3～5可以看出，制备的超级电容器电极材料的主要由为C、N、O元素组成。从图6可以看出，制备的超级电容器电极材料具有纳米孔结构和超高的比表面积；从图7的循环伏安曲线以及图8的充放电曲线可以看出，制备的超级电容器电极材料的电容量高；从图9可以看出，制备的超级电容器电极材料具有良好的速率性能；图10中高频区域的半圆直径表示电化学过程中电极电解质界面处的电荷转移电阻，可以看出具有较小的阻抗值；从图11可以看出，制备的超级电容器电极材料具有超高循环稳定性。
经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1713.21m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为330.1F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在308.6F/g，保持率为93.5％。
实施例2：
一种利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，包括以下步骤：
步骤一、取废弃烟头切碎，将切碎的烟头浸泡在水中，随后移至高压反应釜中，在250℃的温度下进行预碳化，反应时间为1h，然后通过离心、洗涤、干燥得到前驱体；烟头与水的质量比为1:50；
步骤二、将干燥的前驱体与活化剂氢氧化钾混合，在气氛炉中以10℃/min的速率升温至800℃，并保温1h，冷却室温后取出黑色物体，即得到碳化活化后的样品；所述前驱体与活化剂的质量比为1:1；
步骤三、将碳化活化后的样品与元素掺杂剂乙二胺分散在水中，得到分散液，将分散液移至高压反应釜中，在250℃的温度下进行反应，反应时间8h，冷却至室温，通过离心、洗涤、干燥，得到超级电容器电极材料。所述碳化活化后的样品与元素掺杂剂乙二胺的质量比为1:3。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1704.12m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为325.5F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在302.5F/g，保持率为92.9％。
实施例3：
一种利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，包括以下步骤：
步骤一、取废弃烟头切碎，将切碎的烟头浸泡在水中，随后移至高压反应釜中，在300℃的温度下进行预碳化，反应时间为1h，然后通过离心、洗涤、干燥得到前驱体；烟头与水的质量比为1：50；
步骤二、将干燥的前驱体与活化剂氢氧化钾混合，在气氛炉中以5℃/min的速率升温至600℃，并保温3h，冷却室温后取出黑色物体，即得到碳化活化后的样品；所述前驱体与活化剂的质量比为1:3；
步骤三、将碳化活化后的样品与元素掺杂剂硫脲分散在水中，得到分散液，将分散液移至高压反应釜中，在300℃的温度下进行反应，反应时间8h，冷却至室温，通过离心、洗涤、干燥，得到超级电容器电极材料。所述碳化活化后的样品与元素掺杂剂硫脲的质量比为1:4。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1700.85m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为320.5F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在298.5F/g，保持率为93.1％。
实施例4：
所述步骤二和步骤三之间还包括以下过程：将碳化活化后的样品送入大气压低温等离子体装置中，使碳化活化后的样品处于大气压低温等离子体的喷射出口处50mm，在大气压低温等离子体装置中按照15L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在10mm/s，使等离子体射流喷射于碳化活化后的样品上，处理90min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为100kV的交流电压，频率为300kHz；所述气体为空气和氨气的混合。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同；经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1785.86m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为345.5F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在328.6F/g，保持率为95.1％。
实施例5：
所述步骤二和步骤三之间还包括以下过程：将碳化活化后的样品送入大气压低温等离子体装置中，使碳化活化后的样品处于大气压低温等离子体的喷射出口处50mm，在大气压低温等离子体装置中按照20L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在15mm/s，使等离子体射流喷射于碳化活化后的样品上，处理90min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为60kV的交流电压，频率为150kHz；所述气体为空气和氨气的混合。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1778.86m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为341.2F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在325.8F/g，保持率为95.5％。
实施例6：
所述步骤三中，在分散液中加入分散剂，以1000r/min的速度搅拌10min，然后将分散液置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下5cm，液面高度保持15cm，脉冲时间为20s，占空比为85％，恒温槽中控制温度为25℃，声强为600W/cm2，超声频率60KHz，所述探头的直径为10mm；所述分散剂为1-乙基-3-甲基氯化咪唑；所述碳化活化后的样品与分散剂的质量比为1:0.01。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1789.58m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为350.2F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在333.7F/g，保持率为95.3％。
实施例7：
所述步骤三中，在分散液中加入分散剂，以3000r/min的速度搅拌30min，然后将分散液置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下3cm，液面高度保持10cm，脉冲时间为15s，占空比为65％，恒温槽中控制温度为25℃，声强为200W/cm2，超声频率50KHz，所述探头的直径为10mm；所述分散剂为1-丁基-3-甲基氯化咪唑；所述碳化活化后的样品与分散剂的质量比为1:0.05。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1780.47m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为346.2F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在330.6F/g，保持率为95.5％。
实施例8：
所述步骤二的过程替换为：将干燥的前驱体与活化剂混合，在气氛炉中，以5℃/min的速度加热升温至300℃，保温30min，然后以5℃/min的速度加热升温至600℃，保温60min，然后以10℃/min的速度加热升温至1000℃，保温90min，得到碳化活化后的样品。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1776.65m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为342.8F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在326.7F/g，保持率为95.3％。
实施例9：
所述步骤二的过程替换为：将干燥的前驱体与活化剂混合，在气氛炉中，以10℃/min的速度加热升温至200℃，保温10min，然后以1℃/min的速度加热升温至500℃，保温45min，然后以5℃/min的速度加热升温至800℃，保温60min，得到碳化活化后的样品。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1770.98m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为340.5F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在324.8F/g，保持率为95.4％。
实施例10：
所述步骤三中，将干燥后的物料在80℃温度下置于双极性方波高压脉冲电场中处理90min，所述双极性方波高压脉冲电场的脉冲电场强度为50kV/cm，频率为1200Hz。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1765.65m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为340.8F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在325.5F/g，保持率为95.5％。
实施例11：
所述步骤三中，将干燥后的物料在80℃温度下置于双极性方波高压脉冲电场中处理60min，所述双极性方波高压脉冲电场的脉冲电场强度为40kV/cm，频率为1000Hz。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1762.65m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为338.8F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在322.5F/g，保持率为95.2％。
实施例12：
所述步骤三中，将干燥后的物料在80℃温度下置于双极性方波高压脉冲电场中处理60min，所述双极性方波高压脉冲电场的脉冲电场强度为40kV/cm，频率为1000Hz。
其余工艺参数和过程与实施例5中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1881.56m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为362.2F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在349.5F/g，保持率为96.5％。
实施例13：
所述步骤三中，将干燥后的物料在80℃温度下置于双极性方波高压脉冲电场中处理60min，所述双极性方波高压脉冲电场的脉冲电场强度为40kV/cm，频率为1000Hz。
其余工艺参数和过程与实施例7中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1895.68m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为368.3F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在354.3F/g，保持率为96.2％。
实施例14：
所述步骤二和步骤三之间还包括以下过程：将碳化活化后的样品送入大气压低温等离子体装置中，使碳化活化后的样品处于大气压低温等离子体的喷射出口处50mm，在大气压低温等离子体装置中按照15L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在10mm/s，使等离子体射流喷射于碳化活化后的样品上，处理90min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为100kV的交流电压，频率为300kHz；所述气体为空气和氨气的混合。
其余工艺参数和过程与实施例6中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1898.58m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为367.3F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在354.4F/g，保持率为96.5％。
实施例15：
所述步骤二和步骤三之间还包括以下过程：将碳化活化后的样品送入大气压低温等离子体装置中，使碳化活化后的样品处于大气压低温等离子体的喷射出口处50mm，在大气压低温等离子体装置中按照15L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在10mm/s，使等离子体射流喷射于碳化活化后的样品上，处理90min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为100kV的交流电压，频率为300kHz；所述气体为空气和氨气的混合。
其余工艺参数和过程与实施例9中的完全相同。经检测，该实施例制备的超级电容器电极材料的比表面积为1888.79m2/g；将该实施例制备的材料应用于超级电容器电极材料，在0.5A/g的电流密度下，比电容为364.1F/g，经过10000次循环后，比电容仍能保持在350.6F/g，保持率为96.3％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、取废弃烟头切碎，将切碎的烟头浸泡在水中，随后移至高压反应釜中，在大于100℃的温度下进行预碳化，反应时间大于0.5h，然后通过离心、洗涤、干燥得到前驱体；
步骤二、将干燥的前驱体与活化剂混合，在气氛炉中，以5～10℃/min的速度加热升温至100～300℃，保温10～30min，然后以1～5℃/min的速度加热升温至500～600℃，保温45～60min，然后以5～10℃/min的速度加热升温至800～1000℃，保温60～90min，得到碳化活化后的样品；
步骤三、将碳化活化后的样品与元素掺杂剂分散在水中，得到分散液，将分散液移至高压反应釜中，在100～600℃的温度下进行反应，反应时间为5～15h，冷却至室温，通过离心、洗涤、干燥，得到超级电容器电极材料；
所述步骤一中，烟头与水的体积或质量比为1:0.1～100；预碳化的温度为150～500℃，反应时间为45～90min；
所述步骤二中，活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氢氧化镁中的任意一种；所述前驱体与活化剂的质量比为1:0.1～10；
所述元素掺杂剂为硫源；所述硫源为硫酸亚铁铵、硫脲、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、罗丹宁中的一种或多种的组合；所述碳化活化后的样品与元素掺杂剂的质量比为1:0.1～10；
所述步骤二和步骤三之间还包括以下过程：将碳化活化后的样品送入大气压低温等离子体装置中，使碳化活化后的样品处于大气压低温等离子体的喷射出口处20～60mm，在大气压低温等离子体装置中按照10～20L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5～15mm/s，使等离子体射流喷射于碳化活化后的样品上，处理90～120min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为50～100kV的交流电压，频率为150～300kHz；所述气体为空气、稀有气体/氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
2.如权利要求1所述的利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于，所述步骤三中，在分散液中加入分散剂，以1000～3000r/min的速度搅拌10～30min，然后将分散液置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下3～5cm，液面高度保持10～15cm，脉冲时间为15～20s，占空比为65％～85％，恒温槽中控制温度为20～25℃，声强为200～600W/cm2，超声频率50～60KHz，所述探头的直径为10mm；所述分散剂为1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1-丁基-3-甲基氯化咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸中的一种；所述碳化活化后的样品与分散剂的质量比为1:0.01～0.05。
3.如权利要求1所述的利用废弃烟头制备超级电容器电极材料的方法，其特征在于，所述步骤三中，将干燥后的物料在80℃温度下置于双极性方波高压脉冲电场中处理60～90min，所述双极性方波高压脉冲电场的脉冲电场强度为40～50kV/cm，频率为1000～1200Hz。
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