專利名稱：富n活性炭電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種富N活性炭電極的制備技術(shù)，是利用廢棄的富含N元素的人造板通過(guò)炭化、活化工藝制備富N活性炭——一種用于新能源-雙電層電容器的電極材料，它屬于林產(chǎn)生物質(zhì)資源化學(xué)加工的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用廢棄人造板中大都含有脲醛樹(shù)脂及三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂等物質(zhì)的膠黏劑的富含N元素的特點(diǎn)，制備富N活性炭電極材料，不僅為制備雙電層電容器用富N活性炭提供了一種廉價(jià)的原材料，也為廢棄木質(zhì)人造板的循環(huán)利用拓寬了一條新的途徑。
背景技術(shù)：
來(lái)源豐富、具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭因價(jià)格低廉、導(dǎo)電性好、電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定是目前唯一商業(yè)化的雙電層電容器電極材料?；钚蕴勘砻娴拥拇嬖冢商岣咛炕w表面的堿性，增強(qiáng)供電子特性，進(jìn)而提高電容量和功率性能。而普通活性炭的N含量一般在 0.5%以下，要得到富含N元素的活性炭一般需利用含N的前驅(qū)物(如尿素、三聚氰胺等) 熱解、活化而得，或利用含N的前驅(qū)物與C材料(褐煤、浙青、木材等)共炭化、活化等方法而得，處理后產(chǎn)品的電化學(xué)能力都得到了很大提高，是理想的電容器材料。但這些方法存在著前驅(qū)物的成本高，得率低、能耗大等缺點(diǎn)?，F(xiàn)有制備富N活性炭電極的這些缺點(diǎn)限制了其商業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了克服上述獲取富N活性炭電極的缺陷，提供了一種由含N 的廢棄人造板為原料制備富N活性炭電極的方法，不僅為富N活性炭電極提供了良好的原材料，減少了垃圾處理費(fèi)用，也為廢棄木材資源的循環(huán)利用提供了一條新的途徑。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是按以下過(guò)程實(shí)現(xiàn)的1、以廢棄纖維板為原料(含脲醛膠約10% )，放入炭化爐中，升溫速率10°C /min, 從室溫升至500度，炭化一小時(shí)；2、取出炭化材，制備成40-60目的粉末，經(jīng)Κ0Η(Κ0Η事先配成50%的溶液)以 3 1的比例對(duì)炭化材進(jìn)行充分浸漬，時(shí)間為16小時(shí)，將浸漬好的試樣放于活化爐中， 于800°C活化1小時(shí)，制備成活性炭。(比表面積:1658m2/g ；碘值14i;3mg/g，亞甲基蘭 13. 4mL/0. lg，孔容0. 93cm3/g，微孔容積0. 63cm3/g)3、將制備好的活性炭用0. 5M的鹽酸煮沸0. 5小時(shí)，再用蒸餾水洗滌，直至中性， 放入烘箱烘干，得到活性炭(活性炭的性能表征為含N量2. 1%，比表面積1658m2/g ；碘值14i;3mg/g，亞甲基蘭值13. 4mL/0. lg，孔容0. 93cm7g，微孔容積0. 60cm3/g)；；4、將活性炭粉、乙炔黑和60% PTFE乳液按質(zhì)量比87 10 3充分混和，調(diào)漿， 壓制并沖成圓片，壓在集流體上，真空烘干后用作電極。以7mol · L-1KOH溶液為電解液，尼龍膜為隔膜，組裝成C/C模擬電容器(無(wú)機(jī)體系電容器)，進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試制備的活性炭電極顯示出良好的電化學(xué)電容行為。(電化學(xué)測(cè)試結(jié)果比電容量219F/g ；充放電效率 97. 4%;體積比電容73. 3F/W ；5A下的比電容的保持率81%，具體為160F/g，高于市售曰本炭YP17-D的98F/g，日本炭的市場(chǎng)售價(jià)約為25萬(wàn)元/噸。)
權(quán)利要求
1.一種廢棄木質(zhì)材料制備富N活性炭電極的生產(chǎn)方法，其特征在于利用含有脲醛樹(shù)脂及三聚氰胺甲醛樹(shù)脂的廢棄人造板經(jīng)炭化、活化、后處理等過(guò)程制備富N活性炭，而后組裝雙電層電容器用電極；其中原料應(yīng)在500度進(jìn)行炭化；炭化后的木材用KOH活化，溫度為 800度，KOH與炭化材的比為3 1，活化時(shí)間為1. 5小時(shí)，活化溫度為800度；活化后的材料進(jìn)行酸煮、水洗至中性、烘干制成活性炭；將活性炭粉、乙炔黑和60% PTFE乳液按質(zhì)量比 87 10 3充分混和，調(diào)漿，壓制并沖成圓片，壓在集流體上，真空烘干后用作電極。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的廢棄木質(zhì)材料制備富N活性炭電極的生產(chǎn)技術(shù)，其特征在于原材料選用用廢棄的含有氨基樹(shù)脂的廢棄人造板。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的廢棄木質(zhì)材料制備富N活性炭電極的生產(chǎn)技術(shù)，其特征在于炭化溫度為500度。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的廢棄木質(zhì)材料制備富N活性炭電極的生產(chǎn)技術(shù)，KOH與炭化材的比為3 1，活化時(shí)間為1. 5小時(shí)，活化溫度為800度。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的廢棄木質(zhì)材料制備富N活性炭電極的生產(chǎn)技術(shù)，活性炭制備好后， 用鹽酸煮沸半小時(shí)，再用蒸餾水洗至中性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種富N活性炭電極的制備技術(shù)，是利用廢棄的含有氨基樹(shù)脂的人造板，通過(guò)炭化、活化及后處理工藝制備富N活性炭——一種用于新能源-雙電層電容器的電極材料，它屬于林產(chǎn)生物質(zhì)資源化學(xué)加工的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.以廢棄人造板為原材料制備富氮活性炭電極，方法簡(jiǎn)單、成本低；2.以廢棄人造板為原材料有利于木質(zhì)資源的循環(huán)利用，同時(shí)降低了環(huán)境垃圾的處理費(fèi)用。
文檔編號(hào)H01G9/058GK102360959SQ20111029151
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者于志明, 張銘洋, 張?bào)K, 李建章, 王明枝, 金小娟 申請(qǐng)人:于志明, 李建章, 金小娟