[发明专利]一种基于HNO3水热氧化修饰的高比电容活性炭的制备方法

说明书

一种基于HNO₃水热氧化修饰的高比电容活性炭的制备方法是将炭材料、硝酸及乙醇，按m_炭：V_酸:V_乙醇为1 g：5～20 ml：40～60 ml混合搅拌均匀，得到混合物料，再按炭材料质量：水热反应釜体积=1～3g：200～400ml，将混合物料加入水热反应釜内,在50～250转/min，100～180℃条件下反应3～6h，之后静置、过滤、洗涤、干燥即得产品。本发明具有比电容高，环境污染小的优点。

技术领域

本发明涉及基于HNO₃水热氧化修饰的高比电容活性炭的制备方法。

背景技术

便携式电子设备的日新月异，加快了新型储能器件的研发。超级电容器作为一种新型的储能载体，具备功率密度高、充电速度快、使用寿命长、绿色环保等优点，因此，成为了科学家和工程师的研发重点。炭电极材料的低比电容成为制约超级电容器发展的核心问题。

专利号为CN201310590031.2的“一种石墨烯改性活性炭的制备方法”公开了一种适用于超级电容器的石墨烯改性活性炭的制备方法。该方法是以传统的椰壳活性炭为原料,经过去除杂质,匹配特定参数石墨烯,在去离子水溶液中高温活化,再经过过滤、烘干后得到适用于超级电容器的石墨烯改性活性炭。

专利号为CN201310343265.7的“一种用于超级电容器的电极材料及其制备方法”提供了一种用于超级电容器的电极材料。该电极材料是由层数为2层～7 层、BET比表面积在300m²/g以上的石墨烯为导电剂,与活性炭、粘结剂混合而形成片层状石墨烯导电剂均匀穿插于活性炭颗粒之间的独特结构。

专利号为CN200710172186.9的“一种负载过渡金属的活性炭电极材料的制备方法及其应用”涉及一种负载过渡金属的活性炭电极材料的制备方法及其应用。以活性炭和无机金属化合物为原料,将活性炭浸渍在无机金属盐水溶液中, 搅拌,浸渍,过滤后干燥,在保护气体条件下,200-800℃对样品进行热处理,制得电化学电容器的电极材料。

上述专利均是对活性炭进行改性，要么是采用了昂贵的石墨烯，要么是用金属改性活性炭，而在实际的电容器制备工业中这些方法几乎是无法应用的。

其它的涉及到活性炭改性的方法主要是硝酸氧化。如申请号为CN201510792930.X的“改性活性炭负载铈吸附剂的制备方法”以一定浓度的硝酸对椰壳活性炭表面改性，室温下直接采用硝酸铈浸渍得到吸附剂。申请号为 CN201310646940.3的“一种用于烟气脱汞的硝酸改性活性炭吸附剂、其制备方法与用途”将5～8mol/L的硝酸把炭浸泡，超声振荡处理得到改性炭材料。专利号为CN201510164437.3的“用于去除水中铅离子的硝酸微波改性活性炭的制备方法及应用”采用6.5～11.0mol/L硝酸浸泡活性炭，并微波加热5～20min 得到改性炭材料。申请号为CN201610167876.2的“硝酸氧化改性后的活性炭降低水中的重金属含量的方法”直接采取质量分数≧80％的浓硝酸浸泡活性炭得到改性活性炭。

上述专利中多采用浓度较高的硝酸对炭材料进行处理，虽然表面官能团含量剧增，但却导致在制备过程中产生大量的黄色NO₂烟雾，不仅造成严重的环境污染，而且活性炭自身的孔隙破坏严重，导电性下降，故不适合用作电极材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种比电容高，环境污染小的低浓度HNO₃改性活性炭且对活性炭自身没有破坏的方法，

本发明制备方法，包括如下步骤：