一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法
【專利摘要】一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法，所述制備方法包括下述步驟：（1）活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為10%-50%；（2）超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處理，其中超聲處理溫度為50℃-90℃，處理時間為30min-60min；（3）將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120℃下烘烤12h，進一步分解殘余二氧化氫，得到超級電容器用活性炭。
【專利說明】一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超級電容器用活性碳的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種采用二氧化氫改 性超級電容器用活性炭的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 超級電容器作為一種介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的一種新型的儲能器件，具 有大電流快速充放電，以及電池的儲能特性。其盡可以作為大功率的動力電源使用，也可以 作為小電流放電的后備或獨立電源使用，在眾多儲能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來， 隨著超級電容器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，高比表面積、高純度的活性炭作為超級電容器的電 極材料倍受注目；活化過程是活性炭制備過程中最關(guān)鍵的工藝過程，一方面在初始孔隙的 基礎(chǔ)上形成大量的新孔隙，另一方面使初始孔隙進一步擴展，形成孔隙間的合并與連通。因 此，通過活化過程可以達到比表面積更大、孔徑分布更合理的活性炭。目前，國內(nèi)外工業(yè)化 生產(chǎn)活性炭大多采用化學(xué)活化方法，廣泛使用的活化劑有磷酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、 高錳酸鉀等。氫氧化鈉、氫氧化鉀活化得到的活性炭微孔較多；磷酸、硫酸、高錳酸鉀活化得 到的產(chǎn)品中孔相對發(fā)達，但液態(tài)的磷酸對生產(chǎn)設(shè)備要求甚高，高錳酸鉀與高比表面活性炭 加熱過程中，放出氧氣劇烈，十分容易導(dǎo)致氧氣來不及被高比表面活性炭充分吸附，已經(jīng)和 表面的活性炭發(fā)生反應(yīng)，燒蝕大部分的活性炭表面孔，最終導(dǎo)致活性炭吸附能力迅速下降。 活性炭的物理性能嚴重影響超級電容器的性能，在眾多的影響因素中，活性炭的中孔率是 決定超級電容器性能的關(guān)鍵因素；因此需要采用一種新的活化劑和活化工藝制備孔徑分布 合理、高比表面積、高純度的活性炭。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供具有孔徑分布合理、高比表面積、高純度、易分散的活性炭的 一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種采用二氧化氫改性超級電容器 用活性炭的方法，所述制備方法包括下述步驟： (1) 活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇% ; (2) 超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處 理，其中超聲處理溫度為50°C -90°C，處理時間為30min-60min ; (3) 將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
[0005] 此方法中包括下述步驟： (1) 活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇% ; (2) 超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處 理，其中超聲處理溫度為60°C，處理時間為50min ; (3)將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
[0006] 此方法中包括下述步驟： (1) 活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇% ; (2) 超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處 理，其中超聲處理溫度為80°C，處理時間為55min ; (3) 將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點效果在于：（1)本發(fā)明使用高比表面積的活性炭經(jīng)簡單的超聲處 理，方法簡單，容易操作。（2)本發(fā)明使用二氧化氫作為活化劑對活性炭表面進行氧化處理 直接得到氧化基團，提高了活性炭與水的相容性。（3)本發(fā)明使用超聲處理對活性炭中的 部分微孔進行擴孔，使部分微孔經(jīng)超聲波輻射處理后形成中孔，從而增大活性炭的中孔率。 (4)本發(fā)明在活化過程中對活性炭進行超聲處理，能夠?qū)⒒钚蕴恐谢曳殖?，從而得到純?的活性炭。
[0008] 本發(fā)明的改性方法易操作，成本低，生產(chǎn)周期短；改性后的活性炭孔徑分布合理， 具有較高的比容量，并且表面親水基團增加，提高了活性炭與水的相容性。

【具體實施方式】
[0009] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：一種采用二氧化氫改性超級電容器 用活性炭的方法，所述制備方法包括下述步驟： (1)活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇%。
[0010] (2)超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻 射處理，其中超聲處理溫度為50°C -90°C，處理時間為30min-60min ; (3)將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
[0011] 在本實施例中，所述制備方法包括下述步驟： (1) 活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇% ; (2) 超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處 理，其中超聲處理溫度為60°C，處理時間為50min ; (3) 將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
[0012] 實施例1 一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法，具體包括以下步驟： 1、高比表面活性炭的制備：以石油焦為原料，烘干后，將原料粉碎和過篩后，取粒度 80?100目的原料與Κ0Η按質(zhì)量比1:2-5研磨混勻；將混合物置于鎳坩堝中，在無氧環(huán)境 中加熱至800°C -950°C，保溫2-5小時；混合物隨爐冷卻至常溫，取出后用去離子水洗滌至 中性，干燥后得到高比表面活性炭。活性炭的比表面積達2314m2/g，微孔含量達到90% ; 2、 活性炭的氧化預(yù)處理：在步驟1)得到的高比面積活性炭中加入一定濃度的二氧化 氫溶液，得到活性炭的分散液，放置于陰涼處； 3、 超聲波處理：在適當?shù)某暡üβ氏拢瑢κ⒂谢钚蕴糠稚⒁旱臒M行超聲波輻射 處理，其中超聲處理溫度為50°C -90°C，處理時間為30min-60min ; 4、 干燥處理：將過濾剩余二氧化氫的活性炭置于真空干燥箱中，120°C分解殘余二氧化 氫12h，得到本發(fā)明超級電容器用活性炭。結(jié)果表明：二氧化氫濃度為20%，超聲波輻射功率 為200W，水浴溫度為70°C，超聲處理50min，為最佳處理條件。分別取lg活性炭與未處理的 活性炭對比，結(jié)果如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法，所述制備方法包括下述步驟： (1) 活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇% ; (2) 超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處 理，其中超聲處理溫度為50°C -90°C，處理時間為30min-60min ; (3) 將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法，所述制 備方法包括下述步驟： (1) 活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇% ; (2) 超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處 理，其中超聲處理溫度為60°C，處理時間為50min ; (3) 將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用二氧化氫改性超級電容器用活性炭的方法，所述制 備方法包括下述步驟： (1) 活性炭的氧化預(yù)處理：在比表面積大于2000m2/g，微孔含量達到90%以上的高比面 積活性炭中加入二氧化氫溶液，得到活性炭的分散液，所述二氧化氫的濃度為1〇%_5〇% ; (2) 超聲處理：在適當?shù)某暡üβ氏?，對盛有活性炭分散液的燒杯進行超聲波輻射處 理，其中超聲處理溫度為80°C，處理時間為55min ; (3) 將過濾所得活性炭置于真空干燥箱中，在120°C下烘烤12h，進一步分解殘余二氧 化氫，得到超級電容器用活性炭。
【文檔編號】C01B31/08GK104229796SQ201410477347
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】關(guān)成善, 宗繼月, 王勇, 張敬捧, 李蜜蜜 申請人:山東精工電子科技有限公司