一種改性廢棄pvc基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料
及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)能源材料領(lǐng)域，特別是一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器又稱(chēng)黃金電容器，是一種新型儲(chǔ)能元件，具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、存儲(chǔ)能量大等優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)推廣使用超級(jí)電容器，能夠減少石油消耗，減輕對(duì)石油進(jìn)口的依賴(lài)，有利于國(guó)家石油安全，能夠有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問(wèn)題。超級(jí)電容器根據(jù)其儲(chǔ)能原理分為雙電層電容器和贗電容電容器。雙電層電容器電極材料一般是碳或石墨烯，在充電過(guò)程中，帶電粒子因?yàn)殡妶?chǎng)的作用，在正負(fù)極附近富集，形成兩個(gè)帶電荷的層。贗電容電容器電極材料一般是過(guò)渡金屬氧化物，充電過(guò)程中電極材料會(huì)和電解液發(fā)生高度可逆的氧化還原反應(yīng)，生成不穩(wěn)定的產(chǎn)物，從而儲(chǔ)存能量。
[0003]PVC是合成材料中五大通用合成樹(shù)脂之一，其產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯，居第二位，目前我國(guó)PVC軟制品占45 %、硬制品占55 %，其中硬制品的消費(fèi)比例呈逐年上升的趨勢(shì)隨著生產(chǎn)量和消費(fèi)量的增長(zhǎng)，廢棄PVC量也隨著增長(zhǎng)，如何回收利用不斷增加的廢PVC成為迫切需要解決的問(wèn)題，伴隨著科技的發(fā)展，廢塑料，特別是含氯塑料的資源化利用的新技術(shù)在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的新技術(shù)有溶劑法，機(jī)械法，化學(xué)法等，但實(shí)驗(yàn)表明效果均不理想。本發(fā)明利用廢棄的PVC制備活性炭，具有比表面積大，導(dǎo)電性高等優(yōu)點(diǎn)，摻雜的納米碳酸鋇具有高磁導(dǎo)率、低損耗、飽和磁化強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，它不僅能夠增加電極的密度，還能夠提高導(dǎo)電性，延長(zhǎng)電容器的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料及其制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施:
一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成:三氧化二銅2-3、硝酸鐵鋰1-2、納米硫化銅3-5、納米碳酸鋇2-3、改性廢棄PVC基活性炭100-130、蟲(chóng)膠1-2、乙醇3-5、蒸餾水12-16、交聯(lián)劑TAIC1-2 ；
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:硫酸鈉2-3、硫酸鋁鉀1-2、電氣石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸鈣1-2、氮化鋁粉1-2、氧化石墨烯1_2、廢棄PVC材料400-500、氫氧化鈣15-25、20%的硫酸30-50 ;制備方法是將廢棄PVC材料破碎、篩分后得到粒徑在5-10mm的粒料，將所得粒料和氫氧化鈣通入炭化爐中，通入預(yù)熱至300° C的水蒸氣，迅速升高溫度至800-900° C進(jìn)行炭化、活化，冷卻至常溫后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反應(yīng)3-5小時(shí)，再用去離子水洗滌至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物質(zhì)混合加熱至70-90° C攪拌反應(yīng)30-50分鐘，干燥后研磨即可。
[0006]本發(fā)明所述一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將蟲(chóng)膠、乙醇、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60°C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2)將步驟(I)的產(chǎn)物和交聯(lián)劑TAIC及其余剩余物質(zhì)混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600° C溫度下退火處理2-4小時(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明利用廢棄的PVC制備電極材料活性炭，具有比表面積大、導(dǎo)電率高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)資源合理化利用，解決環(huán)境污染的問(wèn)題，摻雜的納米碳酸鋇增加了電極的密度，提高導(dǎo)電性，延長(zhǎng)電容器的使用壽命等作用。
[0008]具體實(shí)施方案
下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0009]一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:三氧化二銅3、硝酸鐵鋰1、納米硫化銅4、納米碳酸鋇3、改性廢棄PVC基活性炭130、蟲(chóng)膠1、乙醇5、蒸餾水12、交聯(lián)劑TAIC2 ；
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:硫酸鈉2、硫酸鋁鉀1、電氣石2、氨丙基三乙氧基硅烷2、硬脂酸鈣1、氮化鋁粉2、氧化石墨烯2、廢棄PVC材料500、氫氧化鈣20、20%的硫酸45 ;制備方法是將廢棄PVC材料破碎、篩分后得到粒徑在5-10mm的粒料，將所得粒料和氫氧化鈣通入炭化爐中，通入預(yù)熱至300° C的水蒸氣，迅速升高溫度至800-900° C進(jìn)行炭化、活化，冷卻至常溫后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反應(yīng)
3-5小時(shí)，再用去離子水洗滌至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物質(zhì)混合加熱至70-90° C攪拌反應(yīng)30-50分鐘，干燥后研磨即可。
[0010]本發(fā)明所述一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將蟲(chóng)膠、乙醇、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60°C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2)將步驟(I)的產(chǎn)物和交聯(lián)劑TAIC及其余剩余物質(zhì)混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600° C溫度下退火處理2-4小時(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0011]以實(shí)施例中的電極材料和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照比例混合，加入少量的無(wú)水乙醇混合均勻，均勻涂抹在不銹鋼網(wǎng)集流體上真空干燥，以飽和甘汞電極為參比電極，聚四氟乙烯為隔膜，以6mol/l的KOH電解質(zhì)水溶液為電解液，在1.2-2.5V的范圍內(nèi)，在恒流(5mA)下進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，容量:1.69F，內(nèi)阻:1.7Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.7。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:三氧化二銅2-3、硝酸鐵鋰1-2、納米硫化銅3-5、納米碳酸鋇2-3、改性廢棄PVC基活性炭100-130、蟲(chóng)膠1-2、乙醇3-5、蒸餾水12-16、交聯(lián)劑TAIC1-2 ； 所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:硫酸鈉2-3、硫酸鋁鉀1-2、電氣石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸鈣1-2、氮化鋁粉1-2、氧化石墨烯1_2、廢棄PVC材料400-500、氫氧化鈣15-25、20%的硫酸30-50 ;制備方法是將廢棄PVC材料破碎、篩分后得到粒徑在5-10mm的粒料，將所得粒料和氫氧化鈣通入炭化爐中，通入預(yù)熱至300° C的水蒸氣，迅速升高溫度至800-900° C進(jìn)行炭化、活化，冷卻至常溫后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反應(yīng)3-5小時(shí)，再用去離子水洗滌至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物質(zhì)混合加熱至70-90° C攪拌反應(yīng)30-50分鐘，干燥后研磨即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (1)將蟲(chóng)膠、乙醇、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60°C，形成漿料，噴霧干燥后備用； (2)將步驟(I)的產(chǎn)物和交聯(lián)劑TAIC及其余剩余物質(zhì)混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600° C溫度下退火處理2-4小時(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改性廢棄PVC基活性炭負(fù)載納米碳酸鋇復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：三氧化二銅2-3、硝酸鐵鋰1-2、納米硫化銅3-5、納米碳酸鋇2-3、改性廢棄PVC基活性炭100-130、蟲(chóng)膠1-2、乙醇3-5、蒸餾水12-16、交聯(lián)劑TAIC1-2；本發(fā)明利用廢棄的PVC制備電極材料活性炭，具有比表面積大、導(dǎo)電率高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)資源合理化利用，解決環(huán)境污染的問(wèn)題，摻雜的納米碳酸鋇增加了電極的密度，提高導(dǎo)電性，延長(zhǎng)電容器的使用壽命等作用。
【IPC分類(lèi)】H01G11-44, H01G11-38, H01G11-86, H01G11-30
【公開(kāi)號(hào)】CN104779058
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510155413
【發(fā)明人】張和平, 孟官珍, 李華生
【申請(qǐng)人】安徽江威精密制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日