一種利用廢棄pvc制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料及其制備方法
【專利說(shuō)明】 一種利用廢棄pvc制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料及其
制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)能源材料領(lǐng)域，特別是一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、化石能源的不斷消耗、環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，研宄一種高效、低成本、環(huán)境友好、高性能的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備已經(jīng)勢(shì)在必行。超級(jí)電容器由于具有功率密度高、充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車，軍事，移動(dòng)通訊設(shè)備等領(lǐng)域，從而引起了科研工作者的廣泛關(guān)注，超級(jí)電容器的主要性能取決于電極材料的結(jié)構(gòu)與組成。迄今，用于超級(jí)電容器的電極材料主要包括碳材料、導(dǎo)電聚合物和過(guò)渡金屬氧化物。石墨烯是一種二維材料，具有高的比表面積、導(dǎo)電性、柔韌型和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)具有質(zhì)量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠渥陨淼膬?yōu)點(diǎn)廣泛受到科研工作者的關(guān)注，聚吡咯具有較高的電導(dǎo)率、環(huán)境穩(wěn)定性好、可逆的電化學(xué)氧化還原特性以及較強(qiáng)的電荷貯存能力，是一種理想的電極材料。
[0003]隨著城市的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來(lái)越多的PVC材料制品運(yùn)用到社會(huì)生活中，但因?yàn)槿藗兘?jīng)常隨手丟棄塑料廢棄物，對(duì)市容、景觀帶來(lái)不好的視覺(jué)刺激，并且它不易回收、難以降解?，F(xiàn)在主要的處理方法就是焚燒和填埋，焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的有毒煙霧，污染大氣，并且促使酸雨的形成；填埋對(duì)土地有極大的危害，改變土質(zhì)和酸堿度，影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致減產(chǎn)，并且它在土壤中不分解，無(wú)法被自然所吸收。本發(fā)明通過(guò)將廢棄的PVC炭化、活化和石墨烯、聚吡咯摻雜，通過(guò)它們的協(xié)同作用，制備出的電極材料具有較高的電導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和電荷的貯存性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料及其制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施:
一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成??聚丙烯酰胺1-2、碳酸鈣2-3、碲化鎘2-4、三氧化二鋁1-2、石墨烯1_2、聚吡咯2_3、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-TTS1-3、改性廢棄PVC基活性炭120-130、蒸餾水10-15、丙酮5_7、松香1_2 ；所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:陽(yáng)起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環(huán)己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽(yáng)起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，加到雙螺旋機(jī)中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時(shí)，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0006]本發(fā)明所述一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(I)將蒸餾水、松香、丙酮、聚吡咯、聚丙烯酰胺和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2 )將步驟(I)的產(chǎn)物和鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-TTS及其余剩余物質(zhì)混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600 ° C溫度下退火處理2-4小時(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導(dǎo)電性高的電極材料為基體，和石墨烯、聚吡咯摻雜，促使電極材料具有較高的電導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和電荷的貯存性能，適用性廣，值得推廣。
[0008]具體實(shí)施方案
下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0009]一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:聚丙烯酰胺1、碳酸鈣3、碲化鎘4、三氧化二鋁2、石墨烯1、聚吡咯3、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-TTS2、改性廢棄PVC基活性炭120、蒸餾水15、丙酮5、松香I ;
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:陽(yáng)起石粉5、硫酸鎂3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112、麥飯石粉3、竹炭8、二甲基硅油1、廢棄PVC材料500、聚苯乙烯微球7、高錳酸鉀30、碳酸鋯鉀3、環(huán)己酮130 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽(yáng)起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，加到雙螺旋機(jī)中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時(shí)，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0010]本發(fā)明所述一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(I)將蒸餾水、松香、丙酮、聚吡咯、聚丙烯酰胺和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2 )將步驟(I)的產(chǎn)物和鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-TTS及其余剩余物質(zhì)混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600 ° C溫度下退火處理2-4小時(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0011]以實(shí)施例中的電極材料和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照比例混合，加入少量的無(wú)水乙醇混合均勻，均勻涂抹在不銹鋼網(wǎng)集流體上真空干燥，以飽和甘汞電極為參比電極，聚四氟乙烯為隔膜，以6mol/l的KOH電解質(zhì)水溶液為電解液，在1.2-2.5V的范圍內(nèi)，在恒流(5mA)下進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，容量:1.73F,內(nèi)阻:1.6Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:聚丙稀酰胺1_2、碳酸1? 2_3、碲化錦2_4、二氧化二銷1_2、石墨稀1_2、聚P比略2-3、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-TTS1-3、改性廢棄PVC基活性炭120-130、蒸餾水10-15、丙酮5_7、松香1-2 ； 所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:陽(yáng)起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環(huán)己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽(yáng)起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，加到雙螺旋機(jī)中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時(shí)，自然冷卻至室溫粉碎即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (I)將蒸餾水、松香、丙酮、聚吡咯、聚丙烯酰胺和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用； (2 )將步驟(I)的產(chǎn)物和鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-TTS及其余剩余物質(zhì)混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600 ° C溫度下退火處理2-4小時(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用廢棄PVC制備含聚吡咯活性炭復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚丙烯酰胺1-2、碳酸鈣2-3、碲化鎘2-4、三氧化二鋁1-2、石墨烯1-2、聚吡咯2-3、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-TTS1-3、改性廢棄PVC基活性炭120-130、蒸餾水10-15、丙酮5-7、松香1-2；本發(fā)明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導(dǎo)電性高的電極材料為基體，和石墨烯、聚吡咯摻雜，促使電極材料具有較高的電導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和電荷的貯存性能，適用性廣，值得推廣。
【IPC分類】H01G11-44, H01G11-40, H01G11-86
【公開(kāi)號(hào)】CN104779070
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510155409
【發(fā)明人】林海, 李義, 丁輝
【申請(qǐng)人】安徽江威精密制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日