本发明涉及用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料的制备技术。
背景技术：
超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电的特征，是一类介于二次电池和传统电容器之间的新型能量储存装置。多孔碳具有大的比表面积、高的电导率、丰富的孔径结构等优点，是目前已经实现商业化的超级电容器电极材料。目前多孔碳主要由杏壳、椰子壳、稻壳等生物质碳源经高温碳化和化学活化而制备得到，由于高温碳化和化学活化分两步进行，因此工艺复杂，制备成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料的制备方法。
本发明是用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料制备方法，将马铃薯去皮后切块，用0.5~1.5mol/l的koh溶液中浸泡10min~4h后100℃干燥，经碳化和化学活化后一步制得用于超级电容器电极材料的多孔碳材料，其具体步骤为：
（1）将马铃薯去皮后用蒸馏水清洗，切成小方块；
（2）将步骤（1）中所得铃薯块转移至koh溶液中浸泡10min~4h；
（3）将浸泡好的马铃薯块放置于玻璃培养皿中，移入100℃干燥箱中干燥；
（4）将干燥好的马铃薯块转移至坩埚中，并置于管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30pa的真空状态；
（5）向管式炉中通入惰性气体至常压，打开排气阀，用气体流量计控制气体流速为70~80ml/min，持续通入惰性气体；
（6）以3℃/min升温速率使管内温度上升至600℃，保温2h；
以2℃/min升温速率使管内温度上升至800℃，保温2h；
（7）步骤（6）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内温度降至室温，取出样品；
（8）将步骤（7）中所制备的碳材料放置于刚玉研钵中研磨成粉末；
（9）将步骤（9）研磨好的碳材料放置布氏漏斗中，用蒸馏水清洗至中性；
（10）将步骤（9）所得碳材料移入玻璃培养皿，置于干燥箱干燥，即可得到可用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料。
本发明以马铃薯为原料，去皮后经氢氧化钾溶液浸泡，将传统碳材料制备方法中的高温碳化和化学活化相结合，在马铃薯被高温碳化的同时，氢氧化钾对其原位活化，一步法获得具有优越电化学性能的多孔碳材料。区别于目前多孔碳材料的主流制备方法，本发明中的马铃薯基多孔碳材料为一步法制备得到多孔碳材料，是对已有制备技术的重要革新和补充。
具体实施方式
本发明是用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料制备方法，将马铃薯去皮后切块，用0.5~1.5mol/l的koh溶液中浸泡10min~4h后100℃干燥，经碳化和化学活化后一步制得用于超级电容器电极材料的多孔碳材料，其具体步骤为：
（1）将马铃薯去皮后用蒸馏水清洗，切成小方块；
（2）将步骤（1）中所得铃薯块转移至koh溶液中浸泡10min~4h；
（3）将浸泡好的马铃薯块放置于玻璃培养皿中，移入100℃干燥箱中干燥；
（4）将干燥好的马铃薯块转移至坩埚中，并置于管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30pa的真空状态；
（5）向管式炉中通入惰性气体至常压，打开排气阀，用气体流量计控制气体流速为70~80ml/min，持续通入惰性气体；
（6）以3℃/min升温速率使管内温度上升至600℃，保温2h；
以2℃/min升温速率使管内温度上升至800℃，保温2h；
（7）步骤（6）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内温度降至室温，取出样品；
（8）将步骤（7）中所制备的碳材料放置于刚玉研钵中研磨成粉末；
（9）将步骤（9）研磨好的碳材料放置布氏漏斗中，用蒸馏水清洗至中性；
（10）将步骤（9）所得碳材料移入玻璃培养皿，置于干燥箱干燥，即可得到可用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料。
以上所述的制备方法，原料为去皮后的马铃薯切成的边长1.1cm的立方体。
以上所述的制备方法，步骤（2）中马铃薯块用100ml的0.5~1.5mol/l的koh溶液浸泡。
以上所述的制备方法，步骤（3）中马铃薯块用100℃干燥箱干燥8~12h。
以上所述的制备方法，所说的真空泵机组为两级罗茨泵+液环泵。
以上所述的制备方法，所说的惰性气体为氮气。
以上所述的制备方法，步骤（9）所得样品用蒸馏水清洗至ph=7，100℃干燥8h。
实施例1：
（1）将马铃薯去皮后用蒸馏水清洗，切成边长1.1cm的小方块；
（2）将步骤（1）中所得马铃薯块转移至100ml的0.5mol/l的koh溶液中浸泡35min；
（3）将步骤（2）中浸泡好的马铃薯块放置于玻璃培养皿中，移入100℃干燥箱中干燥8-12小时；
（4）将步骤（3）中干燥好的马铃薯块转移至坩埚中，并置于管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30pa的真空状态；
（5）向管式炉中通入氮气至常压，打开排气阀，用气体流量计控制气体流量为70~80ml/min，持续通入氮气；
（6）以3℃/min升温速率使管内温度上升至600℃，保温2h。以2℃/min升温速率使管内温度上升至800℃，保温2h；
（7）步骤（6）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内温度降至室温，取出样品；
（8）将步骤（8）中所制备的碳材料放置于刚玉研钵中研磨成粉末；
（9）将步骤（9）所得碳材料放置于布氏漏斗中，用蒸馏水清洗至ph=7；
（10）将步骤（9）所得碳材料移入玻璃培养皿，置于100℃的干燥箱干燥8h，即可得到可用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料。
实施例2：
（1）将马铃薯去皮后用蒸馏水清洗，切成边长1.1cm的小方块；
（2）将步骤（1）中所得马铃薯块转移至100ml的1.0mol/l的koh溶液中浸泡35min；
（3）将浸泡好的马铃薯块放置于玻璃培养皿中，移入100℃干燥箱中干燥8-12h；
（4）将干燥好的马铃薯块转移至坩埚中，并置于管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30pa的真空状态；
（5）向管式炉中通入氮气至常压，打开排气阀，用气体流量计控制气体流量为70~80ml/min，持续通入氮气；
（6）以3℃/min升温速率使管内温度上升至600℃，保温2小时。以2℃/min升温速率使管内温度上升至800℃，保温2h；
（7）步骤（6）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内温度降至室温，取出样品；
（8）将步骤（7）中所制备的碳材料放置于刚玉研钵中研磨成粉末；
（9）将步骤（8）所得碳材料放置于布氏漏斗中，用蒸馏水清洗至ph=7；
（10）将步骤（9）所得碳材料移入玻璃培养皿，置于100℃的干燥箱干燥8h，即可得到可用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料。
实施例3：
（1）将马铃薯去皮后用蒸馏水清洗，切成边长1.1cm的小方块；
（2）取步骤（1）中所得马铃薯块转移至100ml的1.5mol/l的koh溶液中浸泡35min；
（3）将浸泡好的马铃薯块放置于玻璃培养皿中，移入100℃干燥箱中干燥8-12h；
（4）将干燥好的马铃薯块转移至坩埚中，并置于管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30pa的真空状态；
（5）向管式炉中通入氮气至常压，打开排气阀，用气体流量计控制气体流量为70~80ml/min，持续通入氮气；
（6）以3℃/min升温速率使管内温度上升至600℃，保温2h。以2℃/min升温速率使管内温度上升至800℃，保温2h；
（7）步骤（6）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内温度降至室温，取出样品；
（8）将步骤（7）中所制备的碳材料放置于刚玉研钵中研磨成粉末；
（9）将步骤（8）研磨好的碳材料放置于布氏漏斗中，用蒸馏水清洗至ph=7；
（10）将步骤（9）所得碳材料移入玻璃培养皿，置于100℃的干燥箱干燥8h，即可得到可用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料。
实施例4：
（1）将马铃薯去皮后用蒸馏水清洗，切成边长1.1cm的小方块；
（2）取步骤（1）中所得马铃薯块转移至100ml的1.0mol/l的koh溶液中浸泡2h；
（3）取步骤浸泡好的马铃薯块放置于玻璃培养皿中，移入100℃干燥箱中干燥8-12h；
（4）将干燥好的马铃薯块转移至坩埚中，并置于管式炉中，用真空泵机组将管式炉中的空气抽出，使管式炉中气压为低于30pa的真空状态；
（5）向管式炉中通入氮气至常压，打开排气阀，用气体流量计控制气体流量为70~80ml/min，持续通入氮气；
（6）以3℃/min升温速率使管内温度上升至600℃，保温2h。以2℃/min升温速率使管内温度上升至800℃，保温2h；
（7）步骤（6）结束后以3℃/min降温速率使管式炉内温度降至室温，取出样品；
（8）将步骤（7）中所制备的碳材料放置于刚玉研钵中研磨成粉末；
（9）将步骤（8）研磨好的碳材料放置于布氏漏斗中，用蒸馏水清洗至ph=7；
（10）将步骤（9）所得碳材料移入玻璃培养皿，置于100℃的干燥箱干燥8h，即可得到可用于超级电容器电极材料的马铃薯基多孔碳材料。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。