一种基于MgO模板制备沥青基多孔碳的方法

本申请涉及多孔碳，具体涉及一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法。

背景技术：

1、多孔碳因高比表面积、优异的导电性、低成本、环境友好得到了广泛关注。为了实现超级电容器具有高能量密度和高功率密度,碳电极材料的研究策略集中于制造大量的微孔用于电荷积累来提高比电容和适量的介孔优化离子的快速传递能力。尽管碳基电极材料的研究已取得一些可喜的成果,但从实际应用的角度出发,仍亟需探索一种可控的、经济和易实现的制备高性能多孔碳材料技术。

2、专利cn106430144a公开了一种基于片状氧化镁模板制备沥青基多级孔碳片的方法及其应用，所用材料为煤沥青，而煤沥青来源和成分相对复杂，可能导致制备过程中的不稳定性和不可控性增加。其孔隙结构通常也较为复杂，而天然岩沥青加工过程复杂，材料来源有限，成本也较高，不利于大规模生产多孔碳。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，采用商用纳米mgo通过水热合成法制得纳米多孔片状mgo，采用石油沥青代替煤沥青，通过调节片状多孔mgo的掺入量及koh活化剂的添加量，提升了得到的多孔碳材料的性能。

2、本发明提供了一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法包括以下制备步骤，

3、步骤一、取纳米mgo与去离子水混合后，置于合成釜中，180℃水热合成2h后抽滤，放入100°c烘箱干燥，烘干后的滤饼放入研钵中粉碎，最后550°c马弗炉中煅烧1h，得到多孔片状mgo；

4、步骤二、配置沥青溶液和mgo悬浮液；

5、步骤三、步骤二得到的将沥青溶液逐滴加入至mgo悬浮液中混合搅拌，在60℃下烘干除去溶剂四氢呋喃，得到褐色粉末；

6、步骤四、将步骤三得到的褐色粉末转移至刚玉坩埚中放入管式炉内，在氩气保护气氛下煅烧，得到碳化后的c/mgo复合材料；

7、步骤五、将步骤四得到碳化后的c/mgo复合材料经稀盐酸溶液洗、去离子水洗后得到的碳材料样品记为ac-75；

8、步骤六、将ac-75与koh倒入研钵中充分研磨混合，再将混合物转移至管式炉内，于氩气保护气氛下煅烧，得到活化后的产物；

9、步骤七、将步骤六得到的活化后的产物再经酸洗、水洗至中性后，放入真空干燥箱中于60℃下干燥12h后得到多孔碳材料pcs。

10、优选的，步骤一中，纳米mgo与去离子水混合的质量比为1:10。

11、优选的，步骤二中，多孔片状mgo的添加量为石油沥青质量的75%。

12、优选的，步骤四中，煅烧条件为以5℃min-1的升温速度升至500℃，维持2h。

13、优选的，步骤六中，ac-75：koh的质量比为1：1。

14、优选的，步骤六的煅烧条件为以5℃min-1的升温速度升至800℃，加热活化2h。

15、优选的，步骤二中配置沥青溶液和mgo悬浮液的具体步骤为，取石油沥青和步骤一得到的多孔片状mgo分别加到四氢呋喃中搅拌均匀，得到沥青溶液和mgo悬浮液。

16、因此，本申请提供了一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，具有以下有益效果：

17、1）石油沥青的含碳量高、来源广泛、价格低廉。

18、2）选用的氧化镁模板具有较高的化学稳定性和热稳定性，在碳源进行碳化反应时不与其发生反应，反应结束后可通过稀酸除去，因此非常合适用作制备多孔碳材料的模板剂。且片状氧化镁的制备方法简单,易于实现工业化生产。

19、3）本发明将片状氧化镁和氢氧化钾的质量比控制为1；1提高其电化学性能。

技术特征：

1.一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，其特征在于，基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法包括以下制备步骤，

2.根据权利要求1所述的一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，其特征在于，步骤一中，纳米mgo与去离子水混合的质量比为1:10。

3.根据权利要求2所述的一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，其特征在于，步骤二中，多孔片状mgo的添加量为石油沥青质量的75%。

4.根据权利要求1所述的一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，其特征在于，步骤四中，煅烧条件为以5℃min-1的升温速度升至500℃，维持2h。

5.根据权利要求1所述的一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，其特征在于，步骤六中，ac-75：koh的质量比为1：1。

6.根据权利要求1所述的一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，其特征在于，步骤六的煅烧条件为以5℃min-1的升温速度升至800℃，加热活化2h。

7.根据权利要求1所述的一种基于mgo模板制备沥青基多孔碳的方法，其特征在于，步骤二中配置沥青溶液和mgo悬浮液的具体步骤为，取石油沥青和步骤一得到的多孔片状mgo分别加到四氢呋喃中搅拌均匀，得到沥青溶液和mgo悬浮液。

技术总结本申请公开了一种基于MgO模板制备沥青基多孔碳的方法，属于多孔碳技术领域，取纳米MgO与去离子水混合后，置于合成釜中，180℃水热合成2h后抽滤，干燥，烘干后的滤饼粉碎，煅烧，得到多孔片状MgO；然后将沥青溶液加入至MgO悬浮液中后搅拌，烘干，得到褐色粉末，将其转移至刚玉坩埚中放入管式炉内，煅烧，得到碳化后的C/MgO复合材料，经稀盐酸溶液洗、去离子水洗后得到的碳材料样品记为AC‑75。将其与KOH倒入研钵中充分研磨混合，煅烧，得到活化后的产物酸洗、水洗至中性后，干燥得到多孔碳材料PCs。该方法选择的原料为沥青和片状氧化镁，性能稳定，价格低廉，量大易得，镁源可循环利用，环保，节约资源。技术研发人员：陆磊,张小瑞,冯志颖,张伟杰,尹朝恩,苏曼受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6