[发明专利]一种利用槐叶萍制备多孔生物质基电极材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用槐叶萍制备多孔生物质基电极材料的方法，具体为：首先，将槐叶萍幼株在配制的富集营养液中培育，去除根部并使用去离子水浸泡，冲洗，烘干，再放入管式炉中进行预碳化，得到预碳化槐叶萍；之后将预碳化槐叶萍与KOH混合，进行研磨，最后放入管式炉中进行碳化，得到多孔生物质基电极材料。本发明方法使用槐叶萍作为碳源，经过两步法碳化，得到比表面积大、孔径分布合理、金属富集含量高的多孔生物质基电极材料；另外，该方法简便、高效、绿色环保。

技术领域

本发明属于电极材料制备技术领域，具体涉及一种利用槐叶萍制备多孔生物质基电极材料的方法。

背景技术

随着全球经济高速增长，化石能源的过度开采及使用，造成环境污染和能源枯竭等问题日益严重。近年来，有学者提出能源结构战略性调整方案，即通过不断削减化石能源的使用占比，同时提升风能、太阳能、潮汐能等清洁型能源所占比重，以期解决此类问题。然而由于自然环境中所存在的大量不确定性因素影响，导致能源存储往往无法达到预期效果，故需要一种新型、环保、高效的设备来实现能源的存储与转化。

超级电容器是介于传统电容器和化学电池的新型储能器件，其遵循与传统电容器相同的基本原理，具有传统电容器充放电速度快、循环寿命长、功率密度高、使用温度范围宽等特性。与传统电容器相比，超级电容器的电极具有更高的比表面积与更薄的电介质，因此其比电容远高于传统电容器。

生物碳基材料作为超级电容器最常用的电极材料之一，具有稳定的物理化学性能、发达的孔隙结构、广泛的原材料来源等优势。研究表明，电极的性能主要受限于电极材料的比表面积、孔径分布以及表面官能等因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用槐叶萍制备多孔生物质基电极材料的方法，利用槐叶萍的超积累特性进行重金属富集，制备出的电极材料具有大的比表面积及优异的电化学性能。

本发明所采用的技术方案是，一种利用槐叶萍制备多孔生物质基电极材料的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，选取生长状况相似的槐叶萍幼株，并在配制的富集营养液中培育7-30天，每5-7日更换一次富集营养液；

步骤2，将经步骤1后得到槐叶萍去除根部并使用去离子水浸泡，之后使用去离子水冲洗数次，烘干，得到烘干样品；

步骤3、将经步骤2后得到的烘干样品转移到刚玉舟中，再将刚玉舟放入管式炉中进行预碳化，得到预碳化槐叶萍；

步骤4、将经步骤3后得到的预碳化槐叶萍与KOH混合，进行研磨，之后转移到刚玉舟中，再将刚玉舟放入管式炉中进行碳化，得到多孔生物质基电极材料。

本发明的特点还在于，

步骤1中，富集营养液由质量比为2-80：2-80：2-80：2-80：0.01-50：0.01-50：0.01-50：0.01-50：2-80：100的K₂SO₄、NH₄H₂PO₄、MgSO₄、FeSO₄、MnCl₂·4H₂O、CuSO₄·5H₂O、ZnSO₄、CoCl₂·6H₂O、CaCl₂和去离子水配制而成。

步骤2中，浸泡时间为2-10min，烘干温度为60-90℃，干燥时间为12-24h。

步骤3中，预碳化条件为：在氮气氛围下，氮气的流量为60-120mL/min，以1-5℃/min的速率升温至500℃，保温60-120min，随后以0.5-2℃/min的降温速率冷却至室温。

步骤4中，预碳化槐叶萍与KOH的质量比为1：1-6。