[发明专利]一种珊瑚状活性碳材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种珊瑚状活性碳材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：1)将柚子皮的黄色外皮去掉，剩余部分切成块状，超声洗涤后干燥，并研磨成粉末状，得到柚子皮粉末；2)将柚子皮粉末加入至碱溶液中，搅拌均匀后抽滤，取滤液并调节pH至中性，之后加入乙醇并进行过夜沉淀；3)将沉淀离心洗涤后干燥，得到半纤维素；4)将半纤维素进行高温预碳化，得到碳前驱体；5)将碳前驱体加入至碱溶液中，之后进行高温活化，即得到珊瑚状活性碳材料。与现有技术相比，本发明制备得到的活性碳材料形态多呈珊瑚状，分布密集且均匀，比表面积大。当作为超级电容器的电极材料，表现出优异的电化学特征，是理想的电极材料之一。

技术领域

本发明属于活性碳材料技术领域，涉及一种珊瑚状活性碳材料及其制备方法。

背景技术

众所周知，超级电容器是备受关注的储能装置，它具有长寿命、高功率密度、化学稳定性好、维护成本低等特点。其中，电极材料是超级电容器性能的重要决定因素。由于多孔碳材料具有表面积高、导电性好、来源广和制备方法多样化等特点，已作为电极材料广泛应用于超级电容器。选择合适的制备方法和碳源，对于调控碳材料的结构尺寸和降低成本，具有重要意义。然而，传统的碳材料前驱体价格昂贵，用化学合成的方法会对环境造成严重影响，极大地阻碍碳基材料的在超级电容器方面的实际应用。因此，廉价、环保、先进的电极材料已成为可再生能源领域的研究热点。

近年来，生物质碳材料由于其良好的导电性和低成本而被研究者广泛关注。生物质碳材料作为可再生能源，用于制备多孔碳材料，不仅可以降低制造成本，减少浪费，也有利于产品的回收和环境保护。

然而，现有的生物质碳材料种类较少，且制备过程复杂，限制了其进一步应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种珊瑚状活性碳材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种珊瑚状活性碳材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将柚子皮的黄色外皮去掉，剩余部分切成块状，超声洗涤后干燥，并研磨成粉末状，得到柚子皮粉末；

2)将柚子皮粉末加入至碱溶液中，搅拌均匀后抽滤，取滤液并调节pH至中性，之后加入乙醇并进行过夜沉淀；

3)将沉淀离心洗涤后干燥，得到半纤维素；

4)将半纤维素进行高温预碳化，得到碳前驱体；

5)将碳前驱体加入至碱溶液中，之后进行高温活化，即得到所述的珊瑚状活性碳材料。

进一步地，步骤1)中，超声洗涤过程为：先用水超声10-25min，之后用水洗涤。先将柚子皮的黄色外皮去掉，只留白色部分，以确保碳前驱体的成分一致。

进一步地，步骤1)中，干燥过程中，温度为60-180℃，时间为12-48h。

进一步地，步骤1)中，所述的柚子皮粉末的粒径为50-200目。

进一步地，步骤2)中，碱溶液为浓度5-15wt％的KOH溶液，该KOH溶液与乙醇的体积比为1:(1-3)，每100mL KOH溶液中加入0.8-1.2g柚子皮粉末。

进一步地，步骤2)中，搅拌过程中，温度为30-80℃，时间为8-24h。

进一步地，步骤3)中，干燥过程中，温度为60-180℃，时间为12-48h。

进一步地，步骤4)中，高温预碳化过程中，温度为500-700℃，时间为1-3h。高温预碳化过程有利于提高下一步活化产物的产率。