一种超级电容器用氮包覆废弃pvc基复合电极材料及其制备方法

一种超级电容器用氮包覆废弃pvc基复合电极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着我国可持续发展战略的提出，废弃物处理问题得到了人们越来越多的关注。传统方法对PVC废弃物进行燃烧处理不仅对环境污染极大，成为雾霾天气的帮凶，填埋处理会对土壤土质造成巨大影响，迫使农作物吸收不到营养，造成减产，并且不易分解，社会危害大。因而将PVC废弃物转化为有用的资源，消除对环境、土壤的不利影响，具有重要的意义。伴随着科技的发展，废弃PVC的资源化利用的新技术在不断的发展，以废弃PVC资源为原料通过化学活化方法制备具有较高的比表面积的碳材料，是一种较为有效的处理方法，也是解决“白色污染”的有效手段之一，。活性炭具有比表面积大，价格较低及导电性较好等诸多优点，是一种较为理想的超级电容器电极材料。在活性炭掺杂纳米碳酸铬和碳酸氢氨在高温下有助于活性炭空隙的形成，增强电解质离子的穿透性，提高导电性，铬元素以纳米的形式负载在活性炭上，促使活性炭具有优良的表面活性和导电性，进一步提高超级电容器的性能。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料及其制备方法。
[0004]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料，由下列重量份的原料制成:人造石墨1-2、丙烯酸树脂乳液1-2、碳酸氢氨1-2、纳米碳酸铬2-3、三氧化二铑1-2、二氧化钛1-3、改性废弃PVC基活性炭110-130、蒸馏水10-15、硅烷偶联剂KH5801-2 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1_2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60 ；制备方法是(I)将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5° C/min的速度升温，在300-350° C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10?30° C的速度升温，加热至600-700° C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合，加热至80-90° C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120° C下维持2_3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
[0005]本发明所述一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料，由以下步骤具体制成: (1)将丙烯酸树脂乳液、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将步骤(I)的产物和硅烷偶联剂KH580及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600 ° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0006]本发明的优点是:本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，掺杂的纳米碳酸铬和碳酸氢氨促进活性炭孔隙的形成和表面活性能，增强电解质离子的穿透性，提高导电性，本发明具有工艺简单、生产周期短、原料简单易得、适用领域广等优点。
[0007]具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0008]一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:人造石墨1、丙烯酸树脂乳液2、碳酸氢氨2、纳米碳酸铬3、三氧化二铑1、二氧化钛3、改性废弃PVC基活性炭110、蒸馏水14、硅烷偶联剂KH5801 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:偏硅酸钠1、沉淀法白炭黑2、甲基三乙氧基硅烷2、氟化锆2、硬脂酸锌1、四氯化钛2、三氟化铁2、废弃PVC材料400、重铬酸钾26、氨水56 ;制备方法是(I)将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5° C/min的速度升温，在300-350° C维持2_3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10?30° C的速度升温，加热至600-700° C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合，加热至80-90° C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120° C下维持2_3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
[0009]本发明所述一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将丙烯酸树脂乳液、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将步骤(I)的产物和硅烷偶联剂KH580及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600 ° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0010]以实施例中的电极材料和导电剂、粘结剂按照比例混合，加入少量的无水乙醇混合均匀，均匀涂抹在不锈钢网集流体上真空干燥，以饱和甘汞电极为参比电极，聚四氟乙烯为隔膜，以6mol/l的KOH电解质水溶液为电解液，在1.2-2.5V的范围内，在恒流(5mA)下进行循环测试，容量:1.67F，内阻:1.5Ω.m，循环容量保持率(％):98.3。
【主权项】
1.一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:人造石墨1-2、丙烯酸树脂乳液1-2、碳酸氢氨1-2、纳米碳酸铬2-3、三氧化二铑1-2、二氧化钛1-3、改性废弃PVC基活性炭110-130、蒸馏水10_15、硅烷偶联剂KH5801-2 ； 所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1_2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60 ；制备方法是(I)将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5° C/min的速度升温，在300-350° C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10?30° C的速度升温，加热至600-700° C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合，加热至80-90° C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120° C下维持2_3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。2.根据权利要求1所述一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成: (1)将丙烯酸树脂乳液、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用； (2)将步骤(I)的产物和硅烷偶联剂KH580及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600 ° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
【专利摘要】本发明公开了一种超级电容器用氮包覆废弃PVC基复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：人造石墨1-2、丙烯酸树脂乳液1-2、碳酸氢氨1-2、纳米碳酸铬2-3、三氧化二铑1-2、二氧化钛1-3、改性废弃PVC基活性炭110-130、蒸馏水10-15、硅烷偶联剂KH5801-2；本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，掺杂的纳米碳酸铬和碳酸氢氨促进活性炭孔隙的形成和表面活性能，增强电解质离子的穿透性，提高导电性，本发明具有工艺简单、生产周期短、原料简单易得、适用领域广等优点。
【IPC分类】H01G11/30, H01G11/34
【公开号】CN104882292
【申请号】CN201510155033
【发明人】鲍启兵, 高亮, 肖亮
【申请人】安徽江威精密制造有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月2日