[发明专利]一种回收工业废弃油漆渣制备超级电容器电极材料的方法

说明书

本发明提供了一种回收工业废弃油漆渣制备超级电容器电极材料的方法，属于电极材料制备技术领域。本发明的方法是首先将油漆渣粉碎、乙醇洗涤并干燥，接着在惰性气体保护下高温炭化后研磨成粉末。然后将炭化产物在硝酸溶液中进行活化处理，最后将获得产物用HF润洗，即可得到适用于超级电容器的多孔活性炭电极材料。所得的电极材料具有优异的电化学性能，在电流密度为1.0A g^‑1时的比电容可达到236.5F g^‑1，即使在电流密度达到20A g^‑1时，其比电容仍可达到179.1F g^‑1。有效实现了工业废料的资源循环利用，不仅减少了能源消耗，也有效地减少了对环境的污染。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料制备技术领域，具体涉及一种回收工业废弃油漆渣制备超级电容器电极材料的方法。

背景技术

能源是人类赖以生存的物质基础，人们消耗的主要是化石能源。由于化石燃料的供应有限，且能源的消耗较快，不仅对容易对环境造成污染，且资源短缺的矛盾日益突出，严重制约了社会的发展。不断提高可持续能源的开发利用比例显得愈发重要。而这些功能方式受外界因素影响较大，电能输出功率不平稳会对电网的稳定性和可靠性造成比较大的影响。因此迫切需要使用储能装置作为缓冲，超级电容器作为电化学储能装置的一种，具有大规模应用的巨大潜力。同时，由于其具有较高的功率密度、快速充放电和较长的保质期等优点，使其可以广泛应用于轨道交通系统、道路交通、便携设备和智能电网等。根据存储机制，超级电容器可划分为赝电容器和双电层电容器。双电层电容器主要材料是碳材料，主要包括：活性炭、碳纳米管、石墨烯和碳气凝胶等。但是大多数碳材料都是从石油中提炼出的产物。由于不可再生资源的有限性和处理石油的终端工业产品废弃物的高成本性，所以寻找一种可使工业废弃物循环再利用的方法成为目前的研究热点，尤其是将其制备成电极材料或其他多孔材料方面。

作为世界上工业体系最完备的工业大国，每年产生的工业废弃物数量如此巨大，处理起来将会是个巨大的麻烦，并且对环境也是一种负担。如果能有50%的废弃物得以循环再利用，不仅可以起到节能减排的左右，还能带来巨大的商业利益。尤其是目前国内对于工业废弃物的回收尚不成体系之时，提出一种新的解决方案迫在眉睫。因此，利用废弃油漆渣制备超级电容器电极材料既有丰富的原料来源，又可以减少能源消耗，同时对环境也起到了一定的保护作用。因此，利用工业废弃油漆渣开发一种适用于超级电容器的活性炭电极材料具有非常重要的现实意义。

发明内容

针对于现有技术现状，本发明目的在于提供了一种回收工业废弃油漆渣制备超级电容器电极材料的方法，另一目的在于为工业废弃物的循环再利用提供简单、环保和低成本的处理方法。

为实现本发明的目的，在本发明的技术方案中，以工业废弃油漆渣为原料，采用炭化、活化与优化的方法制备了多孔活性炭电极材料。

其制备方法为：首先清洗粉碎的油漆渣，干燥后进行炭化。再将炭化产物与活化剂混合后搅拌活化。最后通过润洗进行优化，即可得到可适用于超级电容器的多孔活性炭电极材料。

更优选如下具体步骤：

(1)油漆渣的清洗：去除其他难溶性杂质后，将油漆渣粉碎成较小颗粒(约10-15min)，分别用去离子水和无水乙醇搅拌后倒出上层液体，重复2-3次后干燥。

(2)油漆渣的炭化：将步骤(1)干燥后的材料于高温管式炉流动Ar气氛中，先以5℃/min的速率升温至200℃保温2h后再升至800℃炭化3h，退火后产物用去离子水洗涤至中性，真空干燥得到炭材料。

(3)炭材料的活化：将步骤(2)得到的炭材料混合于HNO₃活化剂中，搅拌至充分反应后(约24 h)，洗涤至中性，干燥后获得活性炭。

(4)活性炭的润洗：将获得的活性炭在通风环境下于HF溶液中搅拌30min，经洗涤、干燥后得到多孔活性炭材料。