一種高比表面積廢棄pvc基活性炭復合電極材料及其制備方法
【專利說明】 一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料及其制備
方法
技術領域
[0001]本發明涉及化學能源材料領域，特別是一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]超級電容器是一種性能介于電池與傳統電容器之間的高能、綠色儲能器件，由于它具有功率密度高、充放電速度快、循環壽命長和工作溫度范圍寬等優點，因而在電動汽車、通訊、電子消費等多個領域獲得了廣泛的應用。根據儲能機理的不同，超級電容器可分為雙電層電容器和法拉第準電容器，其中雙電層電容器是利用電極與電解質之間形成的界面雙電層電容來存儲能量，法拉第準電容器是在電極表面或體相中的二維或準二維空間上，由電極活性物質進行欠電位沉積，使其通過法拉第電荷轉移反應來進行能量儲存。電極材料的性質決定著超級電容器的性能，目前由于活性炭材料具有優良的比表面積、導電性好、來源廣泛、價格低廉等優點被廣泛運用到超級電容器的電極材料中。
[0003]隨著塑料制品的廣泛運用，造成了土壤、大氣、環境的污染，又因它不易降解，帶給的社會危害是長久性的，本發明根據這一情況將廢棄的PVC通過物理化學反應制備出具有高比表面積的活性炭，并且添加的導電石墨、鐵粉增強了活性炭的導電性、機械性能和振實密度，提高了超級電容器的性能。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料及其制備方法。
[0005]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料，由下列重量份的原料制成:導電石墨2-3、三氧化二鈦1-2、鐵粉2-3、氮化錳1-2、三硼化五鉻1_2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、環氧樹脂乳液1-2、蒸餾水10-15、硅烷偶聯劑A151 1-2 ；
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，通入預熱至300° C的水蒸氣，迅速升高溫度至800-900° C進行炭化、活化，冷卻至常溫后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反應3-5小時，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混合加熱至70-90° C攪拌反應30-50分鐘，干燥后研磨即可。
[0006]本發明所述一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料，由以下步驟具體制成:
(I)將蒸餾水、環氧樹脂乳液和改性廢棄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)的產物和硅烷偶聯劑A151及其余剩余物質混合研磨，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，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0007]本發明的優點是:本發明利用廢棄的PVC制備電極材料活性炭，具有比表面積大、導電率高等優點，對資源合理化利用，解決環境污染的問題，添加的導電石墨、鐵粉增強了活性炭的導電性、機械性能和振實密度，提高了超級電容器的性能。
[0008]具體實施方案
下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0009]一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:導電石墨2、三氧化二鈦1、鐵粉3、氮化錳1、三硼化五鉻1、改性廢棄PVC基活性炭120、環氧樹脂乳液2、蒸飽水13、娃燒偶聯劑A151 I ；
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，通入預熱至300° C的水蒸氣，迅速升高溫度至800-900° C進行炭化、活化，冷卻至常溫后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反應3-5小時，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混合加熱至70-90° C攪拌反應30-50分鐘，干燥后研磨即可。
[0010]本發明所述一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將蒸餾水、環氧樹脂乳液和改性廢棄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)的產物和硅烷偶聯劑A151及其余剩余物質混合研磨，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，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0011]以實施例中的電極材料和導電劑、粘結劑按照比例混合，加入少量的無水乙醇混合均勻，均勻涂抹在不銹鋼網集流體上真空干燥，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電解質水溶液為電解液，在1.2-2.5V的范圍內，在恒流(5mA)下進行循環測試，容量:1.65F，內阻:1.3 Ω.m，循環容量保持率(％):98.6。
【主權項】
1.一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:導電石墨2-3、三氧化二鈦1-2、鐵粉2-3、氮化錳1-2、三硼化五鉻1_2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、環氧樹脂乳液1-2、蒸餾水10-15、硅烷偶聯劑A151 1-2 ； 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，通入預熱至300° C的水蒸氣，迅速升高溫度至800-900° C進行炭化、活化，冷卻至常溫后加到20%的硫酸中，于60-70° C下反應3-5小時，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混合加熱至70-90° C攪拌反應30-50分鐘，干燥后研磨即可。
2.根據權利要求1所述一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (1)將蒸餾水、環氧樹脂乳液和改性廢棄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)的產物和硅烷偶聯劑A151及其余剩余物質混合研磨，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，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
【專利摘要】本發明公開了一種高比表面積廢棄PVC基活性炭復合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：導電石墨2-3、三氧化二鈦1-2、鐵粉2-3、氮化錳1-2、三硼化五鉻1-2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、環氧樹脂乳液1-2、蒸餾水10-15、硅烷偶聯劑A151 1-2；本發明利用廢棄的PVC制備電極材料活性炭，具有比表面積大、導電率高等優點，對資源合理化利用，解決環境污染的問題，添加的導電石墨、鐵粉增強了活性炭的導電性、機械性能和振實密度，提高了超級電容器的性能。
【IPC分類】H01G11-86, H01G11-44, H01G11-32
【公開號】CN104779061
【申請號】CN201510155403
【發明人】萬美云, 趙鑫, 洪術茂
【申請人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月2日