本發(fā)明涉及超級電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦錳摻合改性殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合電極材料。

背景技術(shù)：

超級電容器是一種介于電池與傳統(tǒng)電容器之間的新型儲能器件，兼具兩者的優(yōu)點，具有功率密度高、能量密度高、充電時間短、使用壽命長和對環(huán)境無污染等優(yōu)點。作為一種綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的新型儲能器件，超級電容器在國防、軍工、電動汽車、電腦、移動通信等眾多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。導(dǎo)電聚合物因其成本低而備受關(guān)注，具有較大比表面積的導(dǎo)電聚合物被認為是超級電容器的理想電極材料，適用于此類電容器的導(dǎo)電聚合物有: 聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物。在眾多導(dǎo)電聚合物中，聚吡咯因其高的電導(dǎo)率、有趣的氧化還原性能、環(huán)境穩(wěn)定性以及可通過化學(xué)或電化學(xué)方法易于制備等優(yōu)點成為近年來的研究熱點。

《片狀聚吡咯/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能》一文中通過原位聚合在低溫條件下制備具有片狀微結(jié)構(gòu)的聚吡咯/氧化石墨烯復(fù)合材料，通過電化學(xué)分析，與純聚吡咯及氧化石墨烯相比，復(fù)合材料顯示出優(yōu)越的電容特性。但是本文確是以 PTFE 為黏結(jié)劑制備片狀電極材料，雖然增加了電極材料的機械強度，但是由于黏結(jié)劑的添加使電極的電阻增大，電導(dǎo)率降低，電極成分復(fù)雜，不利于電極材料的穩(wěn)定性，這就需要對電極材料的成型方法以及如何提高了電極材料的增和性能進行進一步研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種鈦錳摻合改性殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合電極材料。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種鈦錳摻合改性殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成：活性炭5-6、濃度為2wt%的硝酸銅溶液30-35、吡咯80-85、殼聚糖10-12、濃度為2wt%的乙酸溶液100-110、十二烷基苯磺酸鈉2-3、氯化鐵3-4、1mol/L的鹽酸適量、1mol/L的氫氧化鈉適量、去離子水適量、二氧化鈦納米管2-3、四水乙酸錳0.8-1、尿素1.5-2。

根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種鈦錳摻合改性殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合電極材料，由下列具體方法制備而成：

（1）將活性炭置于濃度為2wt%的硝酸銅溶液中，磁力攪拌器攪拌24小時后過濾，烘干，然后在炭化爐中氮氣保護下以10-15℃/min的升溫速率升溫至200℃，恒溫100-120分鐘后出料，粉碎后得到改性活性炭待用；

（2）將殼聚糖均勻的攪拌分散到濃度為2wt%的乙酸溶液中，加入十二烷基苯磺酸鈉，攪拌反應(yīng)40-60分鐘后加入1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH為4，將氯化鐵溶于50-60倍量的去離子水中，攪拌均勻后加入吡咯、步驟（1）得到的改性活性炭，室溫下攪拌反應(yīng)60-90分鐘后靜置，加入1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液為中性，最后真空抽濾，將得到的濾餅用去離子水洗滌2-3次后置于真空干燥箱中干燥，得到殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合材料；

（3）將四水乙酸錳與尿素混合，加入8-10倍量的去離子水攪拌分散均勻放入高壓反應(yīng)釜中，然后將二氧化鈦納米管置入其中，密封反應(yīng)釜，加熱至85-95℃，水熱反應(yīng)120-140分鐘后冷卻至室溫后取出，用去離子水清洗2-3次后放置真空干燥箱中40-50℃下烘干24小時；

（4）將步驟（2）步驟（3）得到的產(chǎn)物放入研缽中，研磨至物料混合均勻，然后倒入模具中，加熱至150-160℃，將模具放置在電動壓片機上，在10MPa的壓力下熱壓20-30分鐘，待磨具冷卻到常溫后進行脫模，最后用砂紙將得到的電極材料表面打磨光滑即可。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明首先利用硝酸銅對活性炭進行浸漬改性，提高了活性炭的中孔率，表面負載少量的氧化銅，在電容器充放電過程中產(chǎn)生贗電容效應(yīng)，增強了電容器的比電容，同時可以提高電解液的浸潤性；然后通過一定的工藝將改性后活性炭與殼聚糖、吡咯等聚合成復(fù)合材料，最后通過熱壓成型制成復(fù)合電極材料，制成的電極材料不添加粘結(jié)劑，阻抗小，電極溶脹性以及親水性佳，比表面積大，電化學(xué)性能優(yōu)異。

本發(fā)明還在材料的制備中添加二氧化錳改性的二氧化鈦納米管，充分利用二氧化鈦納米管的微孔結(jié)構(gòu)，有效擴大了電極材料的比表面積，可以提高電極和電解液間的電子和離子的傳輸效率；本發(fā)明制成的電極材料工藝簡單，便于工業(yè)控制，在熱壓工藝下不添加粘結(jié)劑，電極材料阻抗低，比表面積大，比電容大，在電解液中的潤濕性佳，制備的電極材料能夠滿足超級電容器的使用需求。

具體實施方式

一種鈦錳摻合改性殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合電極材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：活性炭5、濃度為2wt%的硝酸銅溶液30、吡咯80、殼聚糖10、濃度為2wt%的乙酸溶液100、十二烷基苯磺酸鈉2、氯化鐵3、1mol/L的鹽酸適量、1mol/L的氫氧化鈉適量、去離子水適量、二氧化鈦納米管2、四水乙酸錳0.8、尿素1.5。

根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種鈦錳摻合改性殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合電極材料，由下列具體方法制備而成：

（1）將活性炭置于濃度為2wt%的硝酸銅溶液中，磁力攪拌器攪拌24小時后過濾，烘干，然后在炭化爐中氮氣保護下以10℃/min的升溫速率升溫至200℃，恒溫100分鐘后出料，粉碎后得到改性活性炭待用；

（2）將殼聚糖均勻的攪拌分散到濃度為2wt%的乙酸溶液中，加入十二烷基苯磺酸鈉，攪拌反應(yīng)40分鐘后加入1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH為4，將氯化鐵溶于50倍量的去離子水中，攪拌均勻后加入吡咯、步驟（1）得到的改性活性炭，室溫下攪拌反應(yīng)60分鐘后靜置，加入1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液為中性，最后真空抽濾，將得到的濾餅用去離子水洗滌2次后置于真空干燥箱中干燥，得到殼聚糖聚吡咯炭復(fù)合材料；

（3）將四水乙酸錳與尿素混合，加入8倍量的去離子水攪拌分散均勻放入高壓反應(yīng)釜中，然后將二氧化鈦納米管置入其中，密封反應(yīng)釜，加熱至85℃，水熱反應(yīng)120分鐘后冷卻至室溫后取出，用去離子水清洗2次后放置真空干燥箱中40℃下烘干24小時；

（4）將步驟（2）步驟（3）得到的產(chǎn)物放入研缽中，研磨至物料混合均勻，然后倒入模具中，加熱至150℃，將模具放置在電動壓片機上，在10MPa的壓力下熱壓20分鐘，待磨具冷卻到常溫后進行脫模，最后用砂紙將得到的電極材料表面打磨光滑即可。

對本實施例電極材料制成的超級電容器進行循環(huán)伏安曲線測試，結(jié)果顯示放電比電容為369F/g，在400次循環(huán)充放電測試后比電容仍能保持大于90%。