一种基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的制备方法及应用

本发明属于能源，具体涉及一种基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的制备方法及应用。

背景技术：

1、随着经济的快速发展以及人们对环境问题的日益重视，减少碳排放、开发清洁高效的储能设备已成为世界各国的重要共识。超级电容器作为一种新型的储能装置，由于其具有功率密度高、充放电速率快、倍率性能好、循环寿命长的优点，具有广泛的应用前景。电极是超级电容器的核心部分，直接决定器件的电化学性能。在众多电极材料中，来自生物质的碳材料由于其储量和碳元素丰富、自然结构独特、孔隙结构可调控、成本低廉和环保等优势，被认为是电化学双层电容器电极材料的重要候选材料。

2、中药是一类成分丰富而独特的生物质材料，在人们抗击疾病的几千年里发挥了重要作用。然而，为了从中药中提取有效成分，会产生大量的药渣(6000-7000万吨/年)，其中大部分药渣被直接丢弃，造成了巨大的浪费和污染。因此，探索绿色高效的中药药渣利用方法对中药资源的循环利用和环境保护具有重要意义。

3、锁阳是一种重要的中药，含有黄酮类、甾类、萜类、有机酸类、糖苷类和单宁类，富含c、n、o等元素，可提供稳定的碳源。此外，每年约有4000吨的锁阳原料被使用，伴随着大量残留物的产生。因此，这些有价废物的循环利用具有很大的潜力，特别是在能源领域方面。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的制备方法及应用。

2、本发明所采取的技术方案如下：一种基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，包括以下步骤：

3、（1）将锁阳药渣洗净，干燥后将其进行切片，用粉碎机粉碎成粉末；

4、（2）将锁阳药渣粉在惰性气体下预碳化；

5、（3）将经步骤（2）处理后的锁阳药渣粉与koh、三聚氰胺混合球磨，得到混合物；

6、（4）在惰性气体保护下，将步骤（3）的混合物进行高温碳化，冷却至室温，得到的产物用hcl和去离子水洗涤至中性，烘干，得到超级电容器用氮氧掺杂多孔碳。

7、进一步的，步骤（1）中，所述锁阳粉的目数为100目。

8、进一步的，步骤（1）中，干燥温度为105℃。

9、进一步的，步骤（2）中，锁阳粉在升温速率为5℃ min-1，升温至300℃，在氮气流下预碳化2 h。

10、进一步的，步骤（3）中，锁阳粉与koh、三聚氰胺的重量比为1: 1:0.5。

11、进一步的，步骤（4）中，惰性气体为氮气。

12、进一步的，步骤（4）中，高温碳化为800℃处理2h。

13、本发明以锁阳药渣为碳源，koh为活化剂，三聚氰胺为氮源掺杂剂和辅助活化剂，采用低温预活化和高温碳化方法制备超级电容器用电极材料。本发明原料为废弃物，制备工艺简单，所获得多孔碳材料比表面积大，n和o含量丰富，作为电极材料结构稳定、并具有较高的容量和稳定性，不仅开辟了将废弃生物质转化为高附加值产品的新途径，也为减少环境污染提供了一个新的解决方案。

技术特征：

1.一种基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述锁阳粉的目数为100目。

3.根据权利要求1所述的基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，其特征在于：步骤（1）中，干燥温度为105℃。

4.根据权利要求1所述的基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，其特征在于：步骤（2）中，锁阳粉在氮气流下以5℃ min-1的速率升温至300℃，预碳化2 h。

5. 根据权利要求1所述的基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，其特征在于：步骤（3）中，锁阳粉与koh、三聚氰胺的重量比为1: 1:0.5。

6.根据权利要求1所述的基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，其特征在于：步骤（4）中，惰性气体为氮气。

7.根据权利要求1所述的基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的方法，其特征在于：步骤（4）中，温度为800℃高温碳化2h。

8.如权利要求1所述的基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳材料。

9.如权利要求8所述的超级电容器用氮氧掺杂多孔碳材料的应用，其特征在于：将所述氮氧掺杂多孔碳材料用于制备超级电容器电极材料。

技术总结本发明属于能源技术领域，具体涉及一种基于锁阳药渣制备超级电容器用氮氧掺杂多孔碳的制备方法及应用。本发明以锁阳药渣为碳源，KOH为活化剂，三聚氰胺为氮源掺杂剂和辅助活化剂，采用高温碳化方法制备超级电容器电极材料。本发明原料为废弃物，所获得多孔碳材料比表面积大，富含N和O元素，作为电极材料结构稳定、并具有较高的容量和稳定性。该发明开辟了将废弃生物质转化为高附加值产品的新途径，也为减少环境污染提供了一个新的解决方案。技术研发人员：李娟,王晓慧,蒋俊受保护的技术使用者：温州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18