[发明专利]一种能发电的木头及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种能发电的木头及其制备方法与应用。该方法利用：（1）木头具有较强的机械性能，经过高温碳化下可保持原三维固态立体状，可作为一种自支撑材料使用；（2）活性物质与三维多孔木头碳基材料之间的范德华力等作用力，使活性物质均匀生长在三维多孔木头碳基材料表面及内部孔道。本发明的制备方法原材料为天然木头，在自然界储量大、环保无污染，与传统的多孔碳材料制备方法相比较，操作工艺简单、易于控制、重现性高。本发明的能发电的木头具有良好的机械强度、大的比表面积、良好的孔径分布、导电性和热稳定性，在催化、电化学等领域表现出优异的性能。

技术领域

本发明涉及一种能发电的木头制备方法及应用和装置，具体涉及一种能发电的木头及其制备方法与应用。

背景技术

树木是生活中最常见的植物，木头作为一种天然的生物质材料，以其为原料所制备的生物质碳具有无污染、高储量、可再生等特点，已成为最具发展潜力的新材料和新能源之一。碳化后制备的三维多孔木头碳基材料不仅可以保持三维立体状，且导电性高、电阻低、质量轻，可作为自支撑材料直接使用。因此，越来越多的被应用于超级电容器、锂电池电极材料等领域。但是单纯的三维多孔木头碳基材料做为碳材料的一种，直接使用时其比容量较低，电化学性能较差，且一般只能作为负极材料使用。

发明内容

为了弥补单纯的三维多孔木头碳基材料在电化学领域应用的缺点与不足，本发明的目的在于针对三维多孔木头碳基材料的形态、结构特征，在其表面引入活性材料，提供一种能发电的木头。

本发明的目的通过如下技术方案来实现。

一种能发电的木头的制备方法，包括如下步骤：

（1）天然木头切成薄片：将天然木头切成木片；

（2）前处理：将所述木片在酸溶液中静置浸泡，用去离子水超声洗涤，再干燥，得到干净的木片前驱体；

（3）前处理：将所述木片在酸溶液中静置浸泡，用去离子水超声洗涤，再干燥，得到干净的木片前驱体；

（4））在所述三维多孔木头碳基材料表面负载活性材料，制备得到所述能发电的木头。

进一步地，步骤（1）中，所述的木头是自然界任意一种木头；

进一步的，步骤（1）中，所述的木头选自杨木、松木或桐木；所述小块木片为所需尺寸大小；

进一步地，步骤（2）中，步骤（2）中，所述酸溶液为盐酸溶液或硫酸溶液，且浓度为0.5M~1M；

进一步地，步骤（2）中，所述静置浸泡时间为6~12h；

进一步地，步骤（2）中，所述有干燥是在真空条件下，温度50∼80℃，干燥12∼24h；

进一步地，步骤（3）中，所述煅烧碳化的温度为900~1100℃，时间为2~6h；

进一步地，步骤（4）中，在三维多孔木头碳基材料表面生长的活性材料为任意可适用于电化学器件的材料，如氢氧化钴、三氧化二铁或氢氧化镍；

进一步地，步骤（4）中，所述负载采用水热法或电化学沉积法。

由上述任一项所述的制备方法制得的一种能发电的木头，其可作为自支撑电极材料使用，即所述能发电的木头可应用于超级电容器或其他储能器件中。

本发明中经过高温碳化三维多孔木头碳基材料可保持原三维固态立体状，活性物质与三维多孔木头碳基材料之间的范德华力等作用力，将其作为基底，使活性物质均匀生长在三维多孔木头碳基材料表面及内部孔道。不仅能提高复合材料的电化学性能，还可根据负载活性材料的特点将其作为超级电容器正极或负极使用。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点与技术效果：