[发明专利]一种基于虾蟹壳生物质炭超级电容器电极材料的制备

说明书

本发明涉及一种超级电容器电极材料的制备方法，具体涉及一种基于虾蟹壳生物质炭超级电容器电极材料的制备方法。该方法包括虾蟹壳前处理、一次炭化、活化、二次炭化，本发明以虾蟹壳为超级电容器电极材料的碳源，是一种利用海洋生物质制备的活性炭材料；本发明制备得到的电极碳材料的比表面积高、比电容高，而且本发明具备节能减排，低碳环保，对设备的要求更低等优点。

技术领域

本发明涉及一种超级电容器电极材料的制备方法，具体涉及一种基于虾蟹壳生物质炭超级电容器电极材料的制备方法。

背景技术

据估计，每年食用后废弃的虾、蟹壳约有几十万吨，这不仅对对资源造成浪费，也对生活环境带来污染。因此，如何高值化开发虾、蟹壳等海洋生物废弃资源已引起科研工作者的广泛关注，例如，以虾壳蟹壳为原料，可制备甲壳素及壳聚糖等衍生物，而利用壳聚糖可制成海绵状有序多孔的纳米吸附材料，但利用虾蟹壳提取壳聚糖成本高、工艺复杂。

发明内容

为了解决资源浪费的问题，本发明利用废弃的虾、蟹壳制备生物质炭材料，应用于超级电容器电极。本发明提供了一种基于虾蟹生物质炭超级电容器电极材料的制备方法，该方法包括虾蟹壳前处理、一次炭化、活化、二次炭化。

一种基于虾蟹壳生物质炭超级电容器电极材料的制备，具体步骤如下：

1)预处理：将虾蟹壳清洗干净，置于60-100℃恒温干燥箱中干燥6-10h，并采用微纳米粉碎机粉粹，过500-800目筛；

2)一次炭化：将步骤1)中预处理后的虾蟹壳粉置于管式炉中进行炭化，炭化温度600-1000℃，炭化时间2-5h，惰性气体N2的流量为100mL/min，加热速率10℃/min；

3)活化：将步骤2)中一次炭化后的虾蟹壳粉用20-50％KOH在50-70℃中清洗1-3h进行活化，采用1-5mol/L的HCl在60℃中清洗15h，去除残留的杂质，并用蒸馏水洗涤，过滤收集沉淀，真空干燥得到活化后的虾蟹壳粉；

4)二次炭化：将步骤3)中活化后的虾蟹壳粉置于管式炉中二次炭化，炭化温度300-500℃，炭化时间1-4h，惰性气体N2的流量为50mL/min，加热速率10℃/min；炭化后用蒸馏水洗涤数次，在60-100℃恒温干燥箱中干燥6-10h，即可得到以虾蟹壳为碳源的超级电容器电极材料。

作为优选，所述步骤1)中的虾蟹壳中虾壳与蟹壳的重量比为任意比例混合。

作为优选，所述步骤1)中的干燥温度为80℃。

作为优选，步骤2)中的炭化温度为800℃。

作为优选，所述步骤3)中的KOH的浓度为30％，所述KOH的体积用量为一次炭化后虾蟹壳粉重量的3倍，单位ml/g。

作为优选，所述步骤3)中的HCl的浓度为3mol/L，所述HCl的体积用量为一次炭化后虾蟹壳粉重量的2倍，单位ml/g。

作为优选，所述步骤4)中的炭化温度为400℃。

作为优势，所述步骤4)中的干燥温度为80℃。

本发明以虾蟹壳为超级电容器电极材料的碳源，是一种利用海洋生物质制备的活性炭材料。本发明制备得到的电极碳材料的比表面积高、比电容高，而且本发明具备节能减排，低碳环保，对设备的要求更低等优点。

具体实施方式

实施例1

1)预处理：将虾壳1KG、蟹壳1KG清洗干净，置于60℃恒温干燥箱中干燥10h，并采用微纳米粉碎机粉粹，过800目筛，得虾蟹壳粉1000g；