一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的制备方法，可作为一种高效电容电极。
【背景技术】
[0002]山核桃在全国分布范围较小，主要分布在浙江西北山区及安徽东南山区，山核桃外蒲壳中含一种生物碱，具有较强碱性，且不易腐烂，每年山核桃采摘后所遗弃的山核桃外蒲壳均对当地生态环境造成严重污染。目前无论是山上堆放还是集中专用场地堆放均无法解决日益增加的山核桃外蒲壳固废处理，每年政府均投入大量人力物力和资金均未获得良好的效果。本发明正是利用山核桃外蒲壳作为原料，生产活性炭复合电容电极材料，在一定程度上解决了长期困扰山核桃外蒲壳环境污染的难题。同时在活性炭孔道内负载Ag，有效的解决了活性炭本身导电性不足的问题。
【发明内容】
[0003]本发明是为了制备一种高效的电容电极材料，提供一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的制备方法。
[0004]传统上合成活性炭采用化学活化法，是将原料与化学药品以一定比例混合、浸渍一段时间后，在惰性气体保护下将炭化和活化同时进行的一种制备方式，实质是化学试剂镶嵌入炭颗粒内部结构中作用而开创出丰富的微孔。常用的活化剂有碱金属、碱土金属的氢氧化物和一些酸。如此生产出来的活性炭虽然表面积较大可以存储比较多的电量，但由于炭本身不导电，因此在实际应用中存在着致命的缺陷。
[0005]金属银是一种常见的优良导电材料，具有高效、无毒低味、安全环保等优点。
[0006]将纳米银负载于活性炭上能够有效防止纳米银粉团聚的现象，从而保持其全区域优良的导电性能。
[0007]—种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的制备方法分为两步，第一，采用KOH活化法得到高比表面积山核桃蒲壳基活性炭。第二，采用液相还原法将Ag负载于活性炭，得到Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料。
[0008]—种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的:
步骤一:1)将山核桃外蒲壳放置于户外自然晒干、风干，在粉碎机中粉碎，粉末过200-600目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为500?800°C，炭化时间为0.5?2小时。3)将步骤2)炭化料与KOH混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与KOH的重量比为1:1?1: 10，活化温度为800?1000°C，活化时间为0.5?2小时。4)待步骤3)所得产物冷却后分别用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6?7，在130°C下烘干即得到山核桃蒲壳基活性炭产品。 步骤二:采用液相还原法制备Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料:将2mmolAgN03溶于20ml去离子水中，加入0.5g?2g步骤一中得到的山核桃蒲壳基活性炭粉末，搅拌24h。然后将20ml 0.2mol/L的硼氢化钠溶液缓慢滴加入上述溶液，继续搅拌24h。采用过滤法，用去离子水洗掉多余的Ag+，最终得到黑色产物即为Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料。
[0009]本发明优点:一、本发明采用KOH活化法把高污染的农业废弃物山核桃蒲壳变为高比表面积活性炭，变废为宝。二、本发明合成的电容电极复合材料在保留活性炭具有较高比容量的优点情况下，又通过负载金属银使得活性炭具有良好的导电性。三、具有长久使用性，在制备前驱体溶液时，经过长时间的浸渍，Ag+能够进入活性炭的孔道内，使得最终纳米Ag存在于活性炭的孔道内。一方面，外层的活性炭充当一层保护壳，保护Ag免遭外界环境的破坏。另一方面，活性炭复杂的孔道结构能防止纳米银团聚，从而保持其全区域的导电性。
[0010]采用X射线衍射技术(XRD)分析本发明制备的Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料物相，采用恒流充放电曲线来表征本发明制备的Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的充放电特性以及计算其比电容。
【附图说明】
[0011]图1是【具体实施方式】二制备的Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的XRD图；图2是【具体实施方式】二制备得到的Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的充放电曲线图。
[0012]【具体实施方式】一:一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的:
步骤一:1)将山核桃外蒲壳放置于户外自然晒干、风干，在粉碎机中粉碎，粉末过200目。2)将步骤I)山核桃外蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为500°C，炭化时间为0.5小时。3)将步骤2)炭化料与KOH混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与KOH的重量比为1:1，活化温度为800°C，活化时间为0.5小时。
4)待步骤3)所得产物冷却后分别用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液pH值为6，在130°C下烘干即得到山核桃蒲壳基活性炭产品。
步骤二:采用液相还原法制备Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料:将2mmolAgN03溶于20ml去离子水中，加入0.5g步骤一中得到的山核桃蒲壳基活性炭粉末，搅拌24h0然后将20ml 0.2mol/L的硼氢化钠溶液缓慢滴加入上述溶液，继续搅拌24h。采用过滤法，用去离子水洗掉多余的Ag+，最终得到黑色产物即为Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料。
[0013]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:
步骤中粒度为过400目，炭化温度为650°C，炭化时间为1.0小时，炭化料与碳酸钠的重量比为1: 6，活化温度为900°C，活化时间为1.5小时，升温速率为10°C /min,稀盐酸的浓度为0.2mol/L，醋酸的浓度为1.0mol/L，添加的山核桃蒲壳基活性炭粉末质量为1.0g。其他与【具体实施方式】一相同。
[0014]【具体实施方式】三:步骤中粒度为过600目，炭化温度为800 °C，炭化时间为2.0小时，炭化料与碳酸钠的重量比为1: 10，活化温度为1000°C，活化时间为2小时，升温速率为10°C /min，稀盐酸的浓度为0.3mol/L，醋酸的浓度为2.0mol/L，添加的山核桃蒲壳基活性炭粉末质量为1.0g。其他与【具体实施方式】一相同。
[0015]图1是【具体实施方式】二制备的Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的XRD图，从图中可以观察到Ag的标准衍射峰以及代表竹炭的无定形碳衍射峰，说明成功合成Ag/竹炭复合材料。
[0016]图2是【具体实施方式】二制备的Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的充放电曲线图，图中给出了前I?5和后96?100次的充放电曲线。从图中可以看出，超级电容器充放电曲线随着时间呈线性关系(充电时电压线性增加，放电时电压线性减小)，表现出比较对称的等腰三角形，这是超级电容器双电层充放电的典型特征。前I?5和后96?100次的充放电曲线几乎重合，说明超级电容器恒流充放电非常稳定。由恒流充放电曲线计算超级电容器比电容公式得到比电容为219.96F/go
【主权项】
1.一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料的制备方法，其特征在于该复合材料制备方法是按以下步骤完成的:步骤一、采用KOH活化法得到山核桃蒲壳基活性炭:1)将山核桃外蒲壳户外自然风干、晒干，在粉碎机中粉碎，粉末过200?600目。2)将步骤I)山核桃蒲壳粉末在氮气保护下炭化，炭化的温度为500?800°C，炭化时间为0.5?2小时。3)将步骤2)炭化料与KOH混合均匀后在氮气保护下活化，炭化料与KOH的重量比为1:1?1: 10，活化温度为800?1000°C，活化时间为0.5?2小时。4)待步骤3)所得产物冷却后用稀盐酸和醋酸清洗，再用蒸馏水清洗至洗液PH值为6?7，在130°C下烘干即得到高比表面积山核桃蒲壳基活性炭。步骤二、采用液相还原法制备Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料:将2mmolAgN03溶于20ml去离子水中，加入0.5g?2g步骤一中活化后山核桃蒲壳基活性炭粉末，搅拌24h。然后将20ml 0.2mol/L的硼氢化钠溶液缓慢滴加入上述溶液，继续搅拌24h。采用过滤法，用去离子水洗掉多余的Ag+，最终得到黑色产物，即是一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料。2.根据权利要求1中所述的一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料，其特征在于该复合材料具有具有较高的比表面积，可达1550?1950m2/g，同时具有较高的比容量，可达 160-200F/g。
【专利摘要】本发明涉及一种Ag/山核桃蒲壳基活性炭复合电容电极材料制备方法，首先，采用KOH活化法得到高比表面积山核桃蒲壳基活性炭，然后通过液相还原法，在活化炭基础上进行纳米Ag负载。研究表明该Ag/竹炭复合材料具有较高的比表面积和优异的电极性能。同时该复合材料安全、环保、无毒，具有长久使用性，可作为一种良好的电容电极材料。
【IPC分类】H01G11/86, H01G11/32, H01G11/22, H01G11/34
【公开号】CN105225842
【申请号】CN201510621904
【发明人】洪波, 徐卫星
【申请人】杭州星宇炭素环保科技有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月23日