本發明涉及一種自活化烏拉草基多孔碳的制備方法。

背景技術：

活性炭的應用歷史久遠，公元前2000年埃及人就曾使用焦炭來提純藥品，碳材料由于具有優良的化學穩定性和熱穩定性，并且易于加工，一直被用作催化劑的載體和吸附劑為了滿足產業技術的需求，活性炭被做成不同的形狀，如碳纖維、碳片、碳布、碳氈、碳納米角和碳納米管傳統活性炭的孔尺寸分布范圍(PSD)很寬(從微孔到介孔)研究結果表明，選擇合適的前驅體可以更好地控制活性炭的孔分布，從而使活性炭的應用范圍拓寬到更多領域，如催化/電催化、超級電容器和鋰電池中的能量儲存、氣體捕獲或儲存。

近年來，對清潔高效能源的需求使活性炭作為電極材料和儲氣材料再次引起關注，尤其是以生物質為原料制備活性炭具有成本低、可再生、原料易獲得等優點，將成為解決化石燃料能源枯竭及環境危害的重要途徑。

烏拉草又名靰鞡草，分布于中國(東北)、俄羅斯(西伯利亞、遠東地區)、蒙古、朝鮮、日本等國，作為單子葉植物，其平行的空心葉脈結構形成了水分和空氣流通的通道，使其具有保溫和吸濕作用，近年來對烏拉草的開發集中在植物本身藥用價值以及提取纖維的應用等。

技術實現要素：

本發明提出一種自活化烏拉草基多孔碳的制備方法。

一種自活化烏拉草基多孔碳的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將烏拉草全草在去離子水中超聲洗滌后，于100益干燥12h，剪碎成長度為3mm左右的小粒；

（2）稱取2g剪碎的小粒放置在6cm×3cm的石英反應舟中，并將石英舟置于真空管式爐石英管的中心(接近熱電偶)位置；

（3）在氮氣保護下，樣品在管式爐中以5攝氏度/分鐘的速度升溫到所需溫度，保持1h；

（4）在氮氣保護下梯度降溫至室溫，降溫速度5攝氏度/分鐘，整個過程中氮氣氣流速為100mL/min，制得產物備用；

（5）取出樣品研磨，并用20%HF溶液刻蝕，以除去樣品中的硅和金屬元素，刻蝕后用去離子水將得到的碳粉末洗滌至中性，抽濾，于80攝氏度烘箱干燥，得到烏拉草基多孔碳成品。

制備如權利要求1所述一種自活化烏拉草基多孔碳電極的方法，其特征在于：

（1）將乙炔黑和PTFE(質量分數6%)溶液共同研磨，并加入少量乙醇調成糊狀；

（2）將泡沫鎳剪成1cm×7cm的條后，將電極糊均勻涂布在泡沫鎳上形成1cm×1cm的小方塊，在120攝氏度真空下干燥24h，以除去多孔材料中可能吸附的乙醇、氣態水和雜質；

（3）將制備的泡沫鎳電極條在30MPa壓力下壓成薄片，后即可。

本發明所述方法制備的自活化烏拉草基多孔碳，表面積達到1476 m2/g, 為微孔材料,結構具有一定的有序性, 電容性質優于商業活性碳及用常見的生物質為原料制備的碳材料。

具體實施方式

實施例1。

一種自活化烏拉草基多孔碳的制備方法，包括以下步驟：

（1）將烏拉草全草在去離子水中超聲洗滌后，于100益干燥12h，剪碎成長度為3mm左右的小粒；

（2）稱取2g剪碎的小粒放置在6cm×3cm的石英反應舟中，并將石英舟置于真空管式爐石英管的中心(接近熱電偶)位置；

（3）在氮氣保護下，樣品在管式爐中以5攝氏度/分鐘的速度升溫到所需溫度，保持1h；

（4）在氮氣保護下梯度降溫至室溫，降溫速度5攝氏度/分鐘，整個過程中氮氣氣流速為100mL/min，制得產物備用；

（5）取出樣品研磨，并用20%HF溶液刻蝕，以除去樣品中的硅和金屬元素，刻蝕后用去離子水將得到的碳粉末洗滌至中性，抽濾，于80攝氏度烘箱干燥，得到烏拉草基多孔碳成品。

實施例2。

一種自活化烏拉草基多孔碳的制備方法，包括以下步驟：

（1）將烏拉草全草在去離子水中超聲洗滌后，于100益干燥12h，剪碎成長度為3mm左右的小粒；

（2）稱取2g剪碎的小粒放置在6cm×3cm的石英反應舟中，并將石英舟置于真空管式爐石英管的中心(接近熱電偶)位置；

（3）在氮氣保護下，樣品在管式爐中以5攝氏度/分鐘的速度升溫到所需溫度，保持1h；

（4）在氮氣保護下梯度降溫至室溫，降溫速度5攝氏度/分鐘，整個過程中氮氣氣流速為100mL/min，制得產物備用；

（5）取出樣品研磨，并用20%HF溶液刻蝕，以除去樣品中的硅和金屬元素，刻蝕后用去離子水將得到的碳粉末洗滌至中性，抽濾，于80攝氏度烘箱干燥，得到烏拉草基多孔碳成品。

制備如權利要求1所述一種自活化烏拉草基多孔碳電極的方法，其特征在于：

（1）將乙炔黑和PTFE(質量分數6%)溶液共同研磨，并加入少量乙醇調成糊狀；

（2）將泡沫鎳剪成1cm×7cm的條后，將電極糊均勻涂布在泡沫鎳上形成1cm×1cm的小方塊，在120攝氏度真空下干燥24h，以除去多孔材料中可能吸附的乙醇、氣態水和雜質；

（3）將制備的泡沫鎳電極條在30MPa壓力下壓成薄片，后即可。