[发明专利]一种超级电容活性炭及三步法物理活化制备方法

权利要求书

1.一种超级电容活性炭的三步法物理活化制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

步骤一：在炭化料中加入金属氧化物催化剂，在高温炉内600~800 ℃进行1~4 h的预活化过程，得到预活化样品；

步骤二：将预活化样品继续于水蒸汽和二氧化碳混合气氛下，并控制适量的氧气存在，在850~950 ℃高温下进行3~5 h的造孔反应，得到初步成孔样品；造孔过程中，CO₂与水蒸汽的体积比为2:8~4:6，氧气占全部气体的体积比例在10~40%，通入气体总量为0.02~0.035m³/min·kg；

步骤三：将初步成孔样品在CO₂气氛下于600~800 ℃较低温度下进行3~5 h反应，进行孔径的调整和修饰，得到具有大量微孔且孔径分布合理的超级电容器电极材料用活性炭；

所制备的活性炭，具有高达0.8~1.0 cm³/g的孔容量，孔体积占比达到50~60%，主要孔径分布峰值在1~2nm范围，孔径分布为0~2nm范围的微孔占比达55~65%，比表面积达到1600~1900 m²/g；

步骤一预活化过程中所使用的金属氧化物催化剂是Zn, Nb, Ca, Ta, V, Fe, Cu中一种或几种金属离子的氧化物，其与炭化料的重量比控制在1~3wt%。

2.根据权利要求1所述的超级电容活性炭的三步法物理活化制备方法，其特征在于，该方法是一种连续过程，在工业化连续生产过程中使用，通过在高温炉内分段控制温度、时间和气氛实现；或者该方法按步骤分为三个分立的过程，每个过程可独立进行；根据需要这三步法中的三个过程都可以重复进行。

3.根据权利要求1所述的超级电容活性炭的三步法物理活化制备方法，其特征在于，步骤一所述炭化料是椰壳炭化料。

4. 根据权利要求1所述的超级电容活性炭的三步法物理活化制备方法，其特征在于，步骤三中孔径调整和修饰过程中通入的CO₂气体总量为0.02~0.03 m³/min·kg。