一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105366661A(43)申请公布日2016.03.02(21)申请号201510946608.8(22)申请日2015.12.15(71)申请人安徽工业大学地址243002安徽省马鞍山市湖东路59号(72)发明人何孝军余欢欢(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人蒋海军(51)Int.Cl.C01B31/02(2006.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法(57)摘要本发明公开了一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法，属于炭材料制备技术领域。该方法以蒽油为碳源，以N,N-二甲基甲酰胺为分散剂，同时以纳米级氢氧化钙和氢氧化钾为模板剂和活化剂，四者研磨混合均匀，置于管式炉内，在流动的氩气气氛下，加热制得卷曲状多孔炭纳米片。本发明具有工艺简单、原料廉价易得等优点，所制得的多孔炭纳米片作为超级电容器电极材料，在6mol/LKOH电解液中，在电流密度为0.05A/g时，其比容达291F/g；电流密度增大到20A/g时，其比容保持为247F/g；在1A/g电流密度下，经1000次循环后比容保持率在96.9％以上，显示了很高的容量、很好的速率性能和循环稳定性。CN105366661ACN105366661A权利要求书1/1页1.一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：(1)反应物的预处理：将氢氧化钙放入研钵，加入研磨成粉末的氢氧化钾，两者混合均匀，将所得的混合物放入盛有蒽油的烧杯中，边搅拌边加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌均匀后静置12h，得到反应物；其中，氢氧化钾的质量占氢氧化钾、氢氧化钙和蒽油三者混合物总质量的40.0％～54.5％，氢氧化钾与蒽油的质量比为2/1～3/1,N,N-二甲基甲酰胺与氢氧化钙的质量比介于20/3～40/3之间；(2)卷曲状多孔炭纳米片的制备：把步骤(1)得到的反应物放入刚玉舟中，然后将所述刚玉舟置于管式炉内，通入氩气将管式炉内的空气排净，以3℃/min的升温速率将管式炉加热至400℃，恒温30min，继续以相同的升温速率将管式炉加热至终温850～900℃，恒温1h，反应结束后自然降至室温，将得到的产物取出、研磨后，经酸洗、蒸馏水洗涤至中性，干燥后得到卷曲状多孔炭纳米片。2.如权利要求1所述的一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述蒽油为6g，所述氢氧化钙为9g，所述氢氧化钾为18g，所述N,N-二甲基甲酰胺为0.9g；在步骤(2)中，将管式炉加热至终温850℃。2CN105366661A说明书1/4页一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法技术领域[0001]本发明属于炭材料制备技术领域，具体涉及一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法。背景技术[0002]超级电容器，也叫电化学电容器，属于新型能源储存装置。超级电容器是一种具有功率密度高、循环稳定性好、比容量高的储能装置。近年来，随着电子、电气设备的日趋小型化以及电动汽车工业的不断发展，作为后备电源的超级电容器也备受关注。[0003]超级电容器的性能受电极、电解液、隔膜与集流体等组件性能的影响。其中，电极材料对超级电容器的性能起着决定性的作用。多孔炭因具有高的比表面积、好的电化学稳定性、价廉易得等优点成为超级电容器最有前途的电极材料之一。制备多孔炭原料主要有煤炭类、石油类和生物质类等。[0004]蒽油为黄绿色油状液体，是煤焦油低温干馏产物，具有低灰分、廉价和富含多环芳香性结构单元等优点，主要用于提取粗蒽、菲、芴、苊、咔唑等产品，也可用于生产炭黑、木材防腐油和杀虫剂等。模板法是制备多孔炭的常见方法，其中，常用的模板是纳米金属氧化物硬模板。纳米金属氧化物硬模板主要先由氢氧化物或者碳酸盐加热分解后，再结合研磨等手段将其转化为纳米级别的氧化物。由于使用的是纳米级别的金属氧化物，导致所用纳米金属氧化物模板价格高，合成工序复杂。如果能直接以廉价易得的纳米级的氢氧化物为模板，则可以大大降低多孔炭材料的制备成本，促进其推广应用。发明内容[0005]为克服现有技术的不足，本发明提供了一种以蒽油为碳源，以廉价的纳米级的氢氧化钙和氢氧化钾作为模板和活化剂，直接制备超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的方法。该方法具体步骤如下：[0006](1)反应物的预处理：将氢氧化钙放入研钵，加入研磨成粉末的氢氧化钾，两者混合均匀，将所得的混合物放入盛有蒽油的烧杯中，边搅拌边加入N,N-二甲基甲酰胺进行分散，搅拌均匀后静置12h，得到反应物；其中，氢氧化钾的质量占蒽油、氢氧化钙和氢氧化钾