一种淀粉基均分散活性炭微球材料的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种淀粉基均分散活性炭微球材料的制备方法及其应用。本发明以淀粉为原料，先糊化得到半透明胶状体，再进行水热处理得到水热碳焦，然后对水热碳焦进行碳化活化处理制得均分散的活性炭微球材料。所制备的活性炭微球直径为0.2～3μm、粒径可控、分散均一、比表面积为1000～2000m²/g且其大小可控。将其应用于超级电容器中性能优良，在1A/g的电流密度下比容量达到208F/g、功率密度为998.6W/Kg、能量密度为28.8Wh/Kg，在5A/g电流密度下的比电容达到187F/g、功率密度为4540W/Kg、能量密度为21.4Wh/Kg。本发明采用绿色可再生的原料、工艺简单、对环境友好、适合规模化生产。

主权项

一种淀粉基均分散活性炭微球材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)淀粉糊化：将水与淀粉原料以0.5～20的液/固质量比进行混合，在50～100℃的温度下回流搅拌2～24h进行糊化，制备出半透明的胶状体中间产品；(2)水热：将步骤(1)所制备的半透明胶状体中间产品转移到高压水热反应釜中，其体积填充率为0.2～0.9，在温度为150～300℃下水热处理2～36h之后冷却到室温，将水热产物洗涤与抽滤至中性，然后在80～120℃温度下干燥至恒重，制备出均一分散的球形水热碳焦；(3)碳化活化：将活化剂配成浓度为0.2～6.0mol/L的活化剂溶液，再将步骤(2)所制得的均一分散的球形水热碳焦置于活化剂溶液中，其中水热碳焦与活化剂的质量比为0.5～5，二者混合后在室温下搅拌1～12h，然后将其在50～150℃温度下烘干、研磨，得到水热碳焦与活化剂的均匀混合物，再将混合物在500～1300℃的恒温惰性气氛中进行0.5～10h的碳化活化处理后随炉冷却到室温，取出样品后分别采用0.05～2.0mol/L的盐酸和蒸馏水将样品洗涤抽滤至中性，最后将其在温度为80～120℃的干燥箱中干燥至恒重，制备出第一段活性炭微球材料；(4)将第一段活性炭球材料置于高温炉中，在200～500℃的恒温活化气氛中热处理0.3～6h后随炉冷却到室温，得到淀粉基均分散活性炭微球材料。