[发明专利]一种生物质基活性炭电极材料的制备方法

权利要求书

1.一种生物质基活性炭电极材料的制备方法按以下步骤进行：

步骤1.生物质材料的氧化处理：将生物质原料置于80~100℃的去离子水中，蒸煮2~4 h，过滤脱水，用氧化剂溶液浸渍，氧化剂溶液浓度1%~20%，优选8%~15%，氧化处理2~5 h，处理温度25~100℃，随后用去离子洗涤、过滤脱除氧化剂；

步骤2. 上述步骤1中，氧化处理的生物质原料，进行有机胺与碱性化合物的混合溶液浸渍处理，混合溶液中有机胺：碱性化合物的摩尔比为1.0:0~1.0:4.0，优选1.0:1.0~1.0:4.0，浸渍10~24 h，70~100℃烘干，得到碳化前躯体；

步骤3.上述步骤2中，碳化前躯体的碳化：碳化前驱体置于管式气氛炉中，500~600℃，在惰性气体气氛下碳化，惰性气体流量100~300 ml/min，碳化时间1~3 h，管式气氛炉自然降温，研磨碳化产物，得到碳化物；

步骤4. 上述步骤3中，碳化物与活化剂的混合，按照活化剂与碳化物的重量比1.0:1.0~6.0:1.0，将碳化物与活化剂混合于去离子水中，搅拌1~3 h，80~100℃蒸发干燥，得到活化前驱体；

步骤5. 上述步骤4中，活化前驱体的活化：活化前驱体置于管式气氛炉中，升温至500~1000℃，优选500~800℃，最优选500~650℃，在惰性气体气氛中活化处理，惰性气体流量100~300 ml/min，活化时间2~4 h，管式气氛炉自然降温，研磨产物，稀盐酸洗涤、去离子水洗涤，直至pH值=7.0，过滤脱水干燥，即制得电极用活性炭材料；

步骤6. 应用：制备的活性炭作为超级电容器和离子电池的电极材料在不同电解液中进行电性能测试。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1所述生物质材料包括木棉纤维、棉花纤维、大麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、菌丝纤维、柳絮、杨絮、玉米芯、玉米秸秆、大麻杆、稻草、稻壳、花生壳。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1所述的氧化剂包括双氧水、次氯酸钠、硫酸、硝酸的一种或者两种以上以任意比例混合的混合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2所述的有机胺包括乙二胺四乙酸（EDTA）、乙二胺四乙酸钠、乙二胺四乙酸铁钠、柠檬酸铵、玫红三羧酸铵、甲基咪草烟一种或者两种以上以任意比例混合的混合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2所述的碱性化合物包括氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠一种或者两种以上以任意比例混合的混合物。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3，5所述的惰性气体包括氩气、氖气或氮气。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4所述的活化剂包括氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸、氯化锌、磷酸氢二铵中的一种或者两种以上以任意比例混合的混合物。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤6所述的不同电解液包括KOH、Na₂SO₄、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[EMIm]BF₄）、H₂SO₄、双吡咯烷螺环季铵盐（SBP BF₄）。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤6所述的应用还应包括电池用电极材料与气体吸附材料。