本發(fā)明涉及電化學(xué)材料，具體涉及一種三七藥渣基多孔炭及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著能源緊縮問(wèn)題的凸顯和環(huán)境污染問(wèn)題的加劇，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注風(fēng)能、水能和太陽(yáng)能等可再生綠色能源。然而，這些可再生綠色能源普遍存在間歇性、區(qū)域性和高成本等問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用受到了很大的限制。因此，開(kāi)發(fā)高效的儲(chǔ)能設(shè)備至關(guān)重要。

2、超級(jí)電容器是一種高效儲(chǔ)能裝置，具有功率密度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。研究表明，電極材料的性能是影響超級(jí)電容器的功率密度和能量密度的關(guān)鍵因素之一。多孔炭材料具有比表面積大、電導(dǎo)率高、化學(xué)耐受性好、孔隙構(gòu)造可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在超級(jí)電容器和鋰離子電池中都有廣泛應(yīng)用。目前，多孔炭材料的制備成本仍然偏高，制備工藝依舊比較復(fù)雜，且在制備過(guò)程中通常需要采用氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸、氯化鋅等活化劑進(jìn)行活化來(lái)提高多孔炭材料的比表面積和孔隙度，而這些活化劑普遍具有高腐蝕性或/和毒性，會(huì)引起比較嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。

3、因此，開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)易高效、安全環(huán)保的多孔炭材料制備方法，并制備出結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大、用作電極材料容量高且循環(huán)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的多孔炭材料具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種三七藥渣基多孔炭及其制備方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、一種三七藥渣基多孔炭的制備方法包括以下步驟：

4、1)預(yù)炭化：將三七藥渣置于保護(hù)氣氛中進(jìn)行預(yù)炭化，得到預(yù)炭化產(chǎn)物；

5、2)活化：將預(yù)炭化產(chǎn)物和活化劑混合，活化劑為na2co3、k2co3、nacl、kcl、na2so4、k2so4中的至少兩種，再置于保護(hù)氣氛中進(jìn)行活化，得到活化產(chǎn)物；

6、3)酸洗和水洗：將活化產(chǎn)物進(jìn)行酸洗和水洗，再進(jìn)行干燥，即得到三七藥渣基多孔炭。

7、優(yōu)選地，步驟1)所述保護(hù)氣氛為氮?dú)鈿夥栈驓鍤鈿夥铡?/p>

8、優(yōu)選地，步驟1)所述預(yù)炭化在溫度為200℃～1000℃的條件下進(jìn)行，預(yù)炭化的時(shí)間為1h～3h。

9、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟1)所述預(yù)炭化在溫度為400℃～600℃的條件下進(jìn)行，預(yù)炭化的時(shí)間為1h～2h。

10、優(yōu)選地，步驟2)所述預(yù)炭化產(chǎn)物、活化劑的重量比為1:1～20。

11、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟2)所述預(yù)炭化產(chǎn)物、活化劑的重量比為1:5～10。

12、優(yōu)選地，步驟2)所述混合的方式為研磨，研磨的時(shí)間為5min～60min。

13、優(yōu)選地，步驟2)所述保護(hù)氣氛為氮?dú)鈿夥栈驓鍤鈿夥铡?/p>

14、優(yōu)選地，步驟2)所述活化在溫度為300℃～2000℃的條件下進(jìn)行，活化的時(shí)間為1h～3h。

15、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟2)所述活化在溫度為700℃～900℃的條件下進(jìn)行，活化的時(shí)間為1h～3h。

16、優(yōu)選地，步驟3)所述酸洗采用的洗液為鹽酸。

17、優(yōu)選地，所述鹽酸的濃度為0.1mol/l～2mol/l。

18、一種三七藥渣基多孔炭，其由上述制備方法制成。

19、一種電極，其包含上述三七藥渣基多孔炭。

20、優(yōu)選地，所述電極的組成包括載體以及負(fù)載的三七藥渣基多孔炭、導(dǎo)電物質(zhì)和粘結(jié)劑。

21、優(yōu)選地，所述載體為鎳網(wǎng)、鈦網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)、鈦箔、銅箔中的一種。

22、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電物質(zhì)為導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、多孔炭、石墨烯中的至少一種。

23、優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯(ptfe)。

24、一種如上所述的電極的制備方法包括以下步驟：

25、a)將三七藥渣基多孔炭、導(dǎo)電物質(zhì)和粘結(jié)劑溶液混勻，再加入脫乳劑進(jìn)行脫乳，得到涂覆料；

26、b)將涂覆料涂敷在載體上，再進(jìn)行烘干和壓實(shí)，即得電極。

27、優(yōu)選地，步驟a)所述三七藥渣基多孔炭、導(dǎo)電物質(zhì)的重量比為7～9:1。

28、優(yōu)選地，步驟a)所述粘結(jié)劑溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～20％。

29、優(yōu)選地，步驟a)所述脫乳劑為無(wú)水乙醇、乙醚中的至少一種。

30、優(yōu)選地，步驟a)所述三七藥渣基多孔炭、脫乳劑的重量比為1:40～60。

31、優(yōu)選地，步驟b)所述烘干在溫度為60℃～150℃的條件下進(jìn)行，烘烤的時(shí)間為2h～12h。

32、優(yōu)選地，步驟b)所述壓實(shí)在壓力為5mpa～30mpa的條件下進(jìn)行。

33、一種超級(jí)電容器，其包含上述電極。

34、一種鋰離子電池，其包含上述電極。

35、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的三七藥渣基多孔炭具有結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大、用作電極材料容量高且循環(huán)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以用作超級(jí)電容器和鋰離子電池的電極材料，且其制備方法簡(jiǎn)易高效、安全環(huán)保，適合進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

36、具體來(lái)說(shuō)：

37、1)本發(fā)明的三七藥渣基多孔炭是由三七藥渣作為前驅(qū)體制成，原料廉價(jià)易得，不僅降低了多孔炭的生產(chǎn)成本，而且還實(shí)現(xiàn)了中藥渣的資源化利用；

38、2)本發(fā)明的三七藥渣基多孔炭是利用低溫熔融鹽作為活化劑進(jìn)行活化制成，有效取締了高腐蝕性和毒性的傳統(tǒng)活化劑，使得多孔炭的制備工藝更加綠色環(huán)保，且還降低了能耗；

39、3)本發(fā)明的三七藥渣基多孔炭的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定，用作電極材料制成的超級(jí)電容器具有高的電容量和良好的倍率性能。

技術(shù)特征：

1.一種三七藥渣基多孔炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)所述預(yù)炭化在溫度為200℃～1000℃的條件下進(jìn)行，預(yù)炭化的時(shí)間為1h～3h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)所述預(yù)炭化產(chǎn)物、活化劑的重量比為1:1～20。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于：步驟2)所述混合的方式為研磨，研磨的時(shí)間為5min～60min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于：步驟2)所述活化在溫度為300℃～2000℃的條件下進(jìn)行，活化的時(shí)間為1h～3h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于：步驟1)所述保護(hù)氣氛為氮?dú)鈿夥栈驓鍤鈿夥?；步驟2)所述保護(hù)氣氛為氮?dú)鈿夥栈驓鍤鈿夥铡?/p>

7.一種三七藥渣基多孔炭，其特征在于，由權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的制備方法制成。

8.一種電極，其特征在于，包含權(quán)利要求7所述的三七藥渣基多孔炭。

9.一種超級(jí)電容器，其特征在于，包含權(quán)利要求8所述的電極。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，包含權(quán)利要求8所述的電極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種三七藥渣基多孔炭及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的三七藥渣基多孔炭的制備方法包括以下步驟：1)預(yù)炭化：將三七藥渣置于保護(hù)氣氛中進(jìn)行預(yù)炭化，得到預(yù)炭化產(chǎn)物；2)活化：將預(yù)炭化產(chǎn)物和活化劑混合，再置于保護(hù)氣氛中進(jìn)行活化，得到活化產(chǎn)物；3)酸洗和水洗：將活化產(chǎn)物進(jìn)行酸洗和水洗，再進(jìn)行干燥，即得到三七藥渣基多孔炭。本發(fā)明的三七藥渣基多孔炭具有結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大、用作電極材料容量高且循環(huán)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以用作超級(jí)電容器和鋰離子電池的電極材料，且其制備方法簡(jiǎn)易高效、安全環(huán)保，適合進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：賴(lài)澤倫,余鑫健,王衛(wèi)星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18