一种改性废弃pvc基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料及其制备方法
【专利说明】 一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料
及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]超级电容器又称黄金电容器，是一种新型储能元件，具有充电时间短、使用寿命长、存储能量大等优点。在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口的依赖，有利于国家石油安全，能够有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题。超级电容器根据其储能原理分为双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器电极材料一般是碳或石墨烯，在充电过程中，带电粒子因为电场的作用，在正负极附近富集，形成两个带电荷的层。赝电容电容器电极材料一般是过渡金属氧化物，充电过程中电极材料会和电解液发生高度可逆的氧化还原反应，生成不稳定的产物，从而储存能量。
[0003]PVC是合成材料中五大通用合成树脂之一，其产量仅次于聚乙烯，居第二位，目前我国PVC软制品占45 %、硬制品占55 %，其中硬制品的消费比例呈逐年上升的趋势随着生产量和消费量的增长，废弃PVC量也随着增长，如何回收利用不断增加的废PVC成为迫切需要解决的问题，伴随着科技的发展，废塑料，特别是含氯塑料的资源化利用的新技术在不断的发展，现在开发的新技术有溶剂法，机械法，化学法等，但实验表明效果均不理想。本发明利用废弃的PVC制备活性炭，具有比表面积大，导电性高等优点，掺杂的纳米碳酸钡具有高磁导率、低损耗、饱和磁化强度等优点，它不仅能够增加电极的密度，还能够提高导电性，延长电容器的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料及其制备方法。
[0005]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料，由下列重量份的原料制成:三氧化二铜2-3、硝酸铁锂1-2、纳米硫化铜3-5、纳米碳酸钡2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、虫胶1-2、乙醇3-5、蒸馏水12-16、交联剂TAIC1-2 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、电气石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸钙1-2、氮化铝粉1-2、氧化石墨烯1_2、废弃PVC材料400-500、氢氧化钙15-25、20%的硫酸30-50 ;制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300° C的水蒸气，迅速升高温度至800-900° C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90° C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
[0006]本发明所述一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将虫胶、乙醇、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将步骤(I)的产物和交联剂TAIC及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0007]本发明的优点是:本发明利用废弃的PVC制备电极材料活性炭，具有比表面积大、导电率高等优点，对资源合理化利用，解决环境污染的问题，掺杂的纳米碳酸钡增加了电极的密度，提高导电性，延长电容器的使用寿命等作用。
[0008]具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0009]一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:三氧化二铜3、硝酸铁锂1、纳米硫化铜4、纳米碳酸钡3、改性废弃PVC基活性炭130、虫胶1、乙醇5、蒸馏水12、交联剂TAIC2 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:硫酸钠2、硫酸铝钾1、电气石2、氨丙基三乙氧基硅烷2、硬脂酸钙1、氮化铝粉2、氧化石墨烯2、废弃PVC材料500、氢氧化钙20、20%的硫酸45 ;制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300° C的水蒸气，迅速升高温度至800-900° C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反应
3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90° C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
[0010]本发明所述一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将虫胶、乙醇、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将步骤(I)的产物和交联剂TAIC及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0011]以实施例中的电极材料和导电剂、粘结剂按照比例混合，加入少量的无水乙醇混合均匀，均匀涂抹在不锈钢网集流体上真空干燥，以饱和甘汞电极为参比电极，聚四氟乙烯为隔膜，以6mol/l的KOH电解质水溶液为电解液，在1.2-2.5V的范围内，在恒流(5mA)下进行循环测试，容量:1.69F，内阻:1.7Ω.m，循环容量保持率(％):98.7。
【主权项】
1.一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:三氧化二铜2-3、硝酸铁锂1-2、纳米硫化铜3-5、纳米碳酸钡2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、虫胶1-2、乙醇3-5、蒸馏水12-16、交联剂TAIC1-2 ； 所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、电气石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸钙1-2、氮化铝粉1-2、氧化石墨烯1_2、废弃PVC材料400-500、氢氧化钙15-25、20%的硫酸30-50 ;制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300° C的水蒸气，迅速升高温度至800-900° C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90° C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
2.根据权利要求1所述一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成: (1)将虫胶、乙醇、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用； (2)将步骤(I)的产物和交联剂TAIC及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
【专利摘要】本发明公开了一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米碳酸钡复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：三氧化二铜2-3、硝酸铁锂1-2、纳米硫化铜3-5、纳米碳酸钡2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、虫胶1-2、乙醇3-5、蒸馏水12-16、交联剂TAIC1-2；本发明利用废弃的PVC制备电极材料活性炭，具有比表面积大、导电率高等优点，对资源合理化利用，解决环境污染的问题，掺杂的纳米碳酸钡增加了电极的密度，提高导电性，延长电容器的使用寿命等作用。
【IPC分类】H01G11-44, H01G11-38, H01G11-86, H01G11-30
【公开号】CN104779058
【申请号】CN201510155413
【发明人】张和平, 孟官珍, 李华生
【申请人】安徽江威精密制造有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月2日