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一種活性炭、其制備方法及在超級電容器電極的用途與流程

文檔序號:12053077閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種活性炭的制備方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:

(1)將活性炭原料與活化劑混合,加熱,在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行活化劑熔融浸漬處理;

(2)繼續(xù)升溫,對步驟(1)得到的熔融浸漬產(chǎn)物進(jìn)行活化處理;

(3)將步驟(2)得到的活化產(chǎn)物在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行熱處理,得到活性炭。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(1)所述活性炭原料為植物果殼、煅前石油焦或高分子樹脂中的任意一種或至少兩種的混合物;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活性炭原料為經(jīng)過預(yù)處理的活性炭原料和/或未經(jīng)過預(yù)處理的活性炭原料,優(yōu)選為未經(jīng)過預(yù)處理的活性炭原料;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活化劑為堿金屬氫氧化物、氯化鋅或磷酸中的任意一種或至少兩種的組合,優(yōu)選為堿金屬氫氧化物,進(jìn)一步優(yōu)選為氫氧化鈉;

優(yōu)選地,所述堿金屬氫氧化物優(yōu)選為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活化劑的物態(tài)為固體粉末,所述活化劑的形貌包括顆粒、片狀或珠狀中的任意一種或至少兩種的組合;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活化劑的粒徑為0.1mm~3mm,優(yōu)選為0.5mm~2mm;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活化劑為0.5mm~2mm的氫氧化鈉珠狀顆粒;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活性炭原料和所述活化劑的質(zhì)量比為1:(1~5),優(yōu)選為1:(2~4);

優(yōu)選地,步驟(1)所述混合采用的方式為固相混合、水相混合或球磨混合中的任意一種或至少兩種的組合,優(yōu)選為固相混合;

優(yōu)選地,所述固相混合的方法為:將活性炭原料與活化劑直接混合均勻;

優(yōu)選地,所述水相混合的方法為:將活性炭原料與活化劑的水溶液混合均勻后,120℃將水分蒸干;

優(yōu)選地,所述球磨混合的方法為:將活性炭原料與活化劑混合后球磨;

優(yōu)選地,步驟(1)所述惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣中的任意一種或至少兩種的組合,優(yōu)選為氮氣;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活化劑熔融浸漬處理的溫度為200℃~400℃,優(yōu)選為320℃;

優(yōu)選地,升溫至所述所述活化劑熔融浸漬處理的溫度的升溫速率為1℃/min~10℃/min,優(yōu)選為2℃/min~5℃/min;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活化劑熔融浸漬處理的時間為1h~6h,優(yōu)選為2h~4h;

優(yōu)選地,步驟(1)所述活化劑熔融浸漬處理在封閉式爐體內(nèi)進(jìn)行;

優(yōu)選地,所述封閉式爐體為箱式爐、真空爐、回轉(zhuǎn)爐、輥道爐、推板爐或管式爐中的任意一種,優(yōu)選為箱式爐。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,步驟(2)所述活化處理的溫度為500℃~1000℃,優(yōu)選為600℃~800℃;

優(yōu)選地,升溫至所述所述活化處理的溫度的升溫速率為1℃/min~10℃/min,優(yōu)選為2℃/min~5℃/min;

優(yōu)選地,步驟(2)所述活化處理的時間為0.5h~5h,優(yōu)選為1h~3h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法,其特征在于,步驟(3)所述惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣中的任意一種或至少兩種的組合,優(yōu)選為氮氣;

優(yōu)選地,步驟(3)所述熱處理的溫度為400℃~1100℃,優(yōu)選為600℃~1000℃;

優(yōu)選地,升溫至所述所述熱處理的溫度的升溫速率為1℃/min~10℃/min,優(yōu)選為2℃/min~5℃/min;

優(yōu)選地,步驟(3)所述熱處理的時間為0.5h~6h,優(yōu)選為1h~3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法,其特征在于,所述方法還包括在步驟(1)之前進(jìn)行步驟(1)’:對活性炭原料進(jìn)行干燥、粉碎以及過篩的步驟;

優(yōu)選地,所述過篩使用的篩網(wǎng)的目數(shù)為10目~100目,優(yōu)選為30目。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法,其特征在于,所述方法還包括在步驟(2)之后步驟(3)之前進(jìn)行步驟(3)’:對步驟(2)得到的活化產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、純化、球磨/粉碎和過篩的步驟。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,步驟(3)’所述純化的步驟為:采用熱鹽酸溶液和熱水進(jìn)行純化至pH=6~7;

優(yōu)選地,所述熱鹽酸溶液的濃度為1wt%~5wt%;

優(yōu)選地,所述純化的溫度為80℃~90℃;

優(yōu)選地,經(jīng)過步驟(3)’之后得到的產(chǎn)物的粒徑D50為4μm~15μm,優(yōu)選為4μm~10μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:

(1)’:對未經(jīng)過預(yù)處理的活性炭原料進(jìn)行干燥、粉碎以并過篩,得到過篩后的活性炭原料;

(1)將步驟(1)’得到的過篩后的活性炭原料與活化劑按質(zhì)量比1:(1~5)混合,加熱,在惰性氣體保護(hù)下于200℃~400℃活化劑熔融浸漬處理1h~6h;

(2)繼續(xù)升溫,對步驟(1)得到的熔融浸漬產(chǎn)物于500℃~1000℃進(jìn)行活化處理;

(3)’:對步驟(2)得到的活化產(chǎn)物進(jìn)行洗滌、純化、球磨和過篩的步驟,得到處理后的活化產(chǎn)物;

(3)將步驟(3)’得到的處理后的活化產(chǎn)物在惰性氣體保護(hù)下于400℃~1100℃熱處理0.5h~6h,得到活性炭。

9.一種采用權(quán)利要求1-8任一項所述方法制備得到的活性炭;

優(yōu)選地,所述活性炭的比表面積大于2000m2/g。

10.如權(quán)利要求9所述的活性炭在超級電容器電極的用途。

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