[发明专利]一种煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料及其制备方法与应用，涉及电化学材料的技术领域。本发明所述煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料经碳化‑活化热解、洗涤、干燥等步骤制得，得到的煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料比表面积高，含有丰富的微孔和适宜的中孔；其制备的电极结构稳定、具有较高的比电容量以及循环稳定性，改善了现有多孔碳制备工艺，提高了煤/重油加氢共炼残渣的附加值，能够作为原料制备具有较高容量以及循环稳定性的电极材料。

技术领域

本发明涉及电化学材料技术领域，尤其涉及一种煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料及其制备方法与应用。

背景技术

渣油、煤以及其他石油化工重质原料是多孔碳材料的主要前驱体，其优点在于材料来源广泛，制备工艺简单，常常用于超级电容器电极材料的制备。

煤/重油共炼残渣是煤/重油加氢共炼装置的主要副产物之一，具有组成复杂、灰分含量高、残炭值高等特点。目前煤/重油共炼残渣主要用于燃烧和气化，该用途对于残渣的利用度不高，造成了一定的资源浪费。因此，对煤/重油共炼残渣进行高附加值利用，对提高煤/重油加氢共炼工艺装置的清洁性和经济性有重要意义。

本发明将煤/重油加氢共炼残渣与多孔碳材料的制备相结合，以煤/重油加氢共炼残渣为原料制备了一种多孔碳材料，不仅提供了一种煤/重油加氢共炼残渣的高附加值利用途径，且对于高电容性能多孔碳材料的制备以及孔道定向调控有一定指导意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的主要目的在于提供一种煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料及其制备方法与应用。本发明以煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭利用煤/重油加氢共炼残渣作为前驱体，原料廉价易得，制备工艺简单，制得的多孔炭材料比表面积丰富，所获得的多孔炭电极结构稳定、并具有较高的容量以及稳定性，实现了煤/重油加氢共炼残渣的高附加值利用。

本发明所述煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)碳化-活化热解：将煤/重油加氢共炼残渣粉碎过60目筛后与活化剂、添加剂、去离子水、无水乙醇按重量比为1:(1～5)：(0～2)：(5～20)：(5～20)的比例混合，搅拌10～24h，120℃烘干后研磨，得到煤/重油加氢共炼残渣与活化剂混合料，将混合物在氮气氛围下进行碳化，碳化完成后，将体系升温，进行活化热解；

2)洗涤：将活化产物进行后续处理，120℃烘干后获得煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭材料。

进一步地，所述步骤1)中的活化剂为氢氧化钾，添加剂为氯化钾。

进一步地，所述步骤1)中的炭化的温度为500～600℃，炭化的时间为1-2h。

进一步地，所述步骤1)中的活化热解温度为700～1000℃，活化热解的时间为0.5-3h。

进一步地，所述步骤1)中的活化热解温度为800～900℃。

进一步地，所述步骤2)中后续处理工艺为：先将活化产物用去离子水清洗3-5次，然后用浓度为1M的盐酸酸洗3-5次，之后用去离子水洗至中性，然后将活化产物在120℃的条件下干燥20～50h。

本发明还提供了一种根据上述方法制备而成的煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料。

本发明的另一目的是提供一种所述煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭材料在制备超级电容器电极上的应用，所述超级电容器电极的制备方法如下：

S1、将煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极材料、导电物质和粘结剂混合均匀，压制薄片，切片得到电极片；

S2、将电极片烘干，放在载体上，在5～30MPa的压力下压实，获得煤/重油加氢共炼残渣基多孔炭电极。