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专利号: 2021100302834
申请人: 扬州工业职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-04-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:将天然生物质材料在氮气氛围下以3℃/min的加热速度升温至700℃后恒温2h,降至室温后,清洗烘干,得到碳化材料;

S2:将碳化材料浸渍于6mol/L的氢氧化钾溶液中12h,随后在110℃下烘干至恒重,并在氮气氛围下以2‑3℃/min的加热速度升温至700℃后恒温1‑3h,降至室温后,清洗烘干,得到活化材料;

S3:将活化材料浸渍在6mol/L的氢氧化钾溶液中,加入掺氮剂搅拌均匀,静置12h,随后在110℃下烘干至恒重,并在氮气氛围下以2‑3℃/min的加热速度升温至700℃后恒温1‑3h进行掺氮,降至室温后,清洗烘干,制得复合生物炭基材料;其中,所述掺氮剂为改性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。

2.如权利要求1所述的复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,所述天然生物质材料为芦苇花、稻壳、丝瓜络或小麦秸秆。

3.如权利要求1所述的复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,所述掺氮剂的用量为活化材料的5‑10%。

4.如权利要求1所述的复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,所述掺氮剂的制备方法如下:

1)将氧化石墨烯分散在水中,用氨水调节pH至8‑9,超声分散30min,得到氧化石墨烯水溶液;将乙二胺溶解在乙醇中,并缓慢滴加到所述石墨烯水溶液中,混合物在室温下搅拌反应6h,得到改性氧化石墨烯;

2)将得到的改性氧化石墨烯分散在乙酸溶液中,加入取代苯胺和水,持续搅拌30min使其混合分散均匀,逐滴滴加过硫酸铵的水溶液,搅拌反应60min;

3)反应完成后用氢氧化钠中和反应,并在无水乙醇中沉淀出产物,产物用丙酮冲洗,随后真空干燥得到改性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。

5.如权利要求4所述的复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨烯和乙二胺的质量比为1:0.5~0.7。

6.如权利要求4所述的复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,所述改性氧化石墨烯与取代苯胺、过硫酸铵的质量比为1:1.5:3~5。

7.如权利要求4所述的复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,所述取代苯胺具有如下通式: 其中,R为烷基或烷氧基。

8.如权利要求7所述的复合生物炭基材料的制备方法,其特征在于,所述取代苯胺的结构式为 其中,R为烷氧基。

9.一种如权利要求1‑8中任一项所述的制备方法制得的复合生物炭基材料。

10.一种如权利要求9所述的复合生物炭基材料在超级电容器中的应用,其特征在于,将复合生物炭基材料与乙炔黑和聚四氟乙烯乳液混合后压片、烘干制得复合生物炭基超级电容器电极材料。