技术摘要：
本发明属于碳材料制备技术领域，一种纤维素基多孔炭的制备方法及其应用，其中制备方法，包括以下步骤：(1)将纤维素粉末及氮源研磨后，在氩气或氦气保护下，进行预碳化处理，得到预碳化产物；(2)将得到的预碳化产物与氢氧化钾在去离子水中均匀混合，干燥后在氩气或氦气  全部
背景技术：
超级电容器主要是基于物理吸附或表面/近表面氧化还原的方式将电荷存储在活 性材料内部来完成电能存储的一种新型储能器件。因其具有使用寿命长、功率密度高、稳定 性好等特点而被广泛应用于车辆的启动电源以及军工设备等诸多领域。多孔炭是目前广为 使用的一种超级电容器电极材料。常用的碳源主要有煤、生物质和有机聚合物等，在众多的 碳源中，生物质因其来源广泛、可再生等优点成为理想的碳源之一。 纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖生物质之一，因其分子内与分子间大量氢键 的存在，从而拥有良好的化学稳定性，相继成为自然界中分布最广、含量最多的一种多糖， 占植物界碳含量的50％以上。鉴于以上的特点，纤维素作为多孔炭材料前驱体，也被广泛应 用于超级电容器领域中。不过，纤维素自身富氧的特点使其热稳定性较差，在高温碳化的过 程中，纤维素中的碳原子易以CO2等小分子形式气化，致使产品炭的收率低，仅为10％左右。 最终，生物质的利用效率低、环境污染严重，难以实现工业化。因此，从原子经济的角度和环 境污染等层面考虑，提高纤维素基碳材料的收率，成为超级电容器用生物质基碳材料研究 的热点和难点。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种纤维素基多孔炭的制备 方法及其应用。该制备方法工艺简单、操作安全，原材料简单易得、成本低廉，制备所得到的 纤维素基多孔炭材料收率高，用于超级电容器时质量比电容大，倍率性能好，可以促进高性 能超级电容器的应用。 为了实现上述发明目的，解决己有技术中存在的问题，本发明采取的技术方案是： 一种纤维素基多孔炭的制备方法，包括以下步骤： 步骤1、称取工业用纤维素粉末1～10g及氮源1～15g置于研磨罐中研磨15～ 20min，然后，取出研磨后的混合物在氩气或氦气保护下置于管式炉中进行预碳化处理，温 度从室温以1～10℃/min的升温速率升至300～1000℃，恒温30～240min，自然冷却至室温 后，得到预碳化产物，所述氮源选自半胱氨酸或三聚氰胺中的一种； 步骤2、将步骤1制得的预碳化产物与氢氧化钾按照1：1～5质量比混合并加入到10 ～150mL的去离子水中均匀搅拌混合后，置于60～140℃鼓风干燥箱中干燥3～24h，干燥后 的混合物在氩气或氦气保护下置于管式炉中进行高温活化处理，温度从室温以1～10℃/ min的升温速率升至600～1000℃，恒温30～240min，自然冷却至室温后，得到活化产物； 步骤3、将步骤2得到的活化产物加入到50～1000mL浓度为2mol/L的盐酸溶液中， 磁力搅拌5～24h后进行抽滤，并采用去离子水洗涤至滤液呈中性，60～120℃鼓风干燥箱中 3 CN 111573670 A 说　明　书 2/5 页 干燥8～24h后得到目标材料纤维素基多孔炭。 所述制备方法制得的纤维素基多孔炭在超级电容器电极材料方面中的应用。 本发明有益效果是：一种纤维素基多孔炭的制备方法及其应用，其中制备方法，包 括以下步骤：(1)将纤维素粉末及氮源按一定的质量比研磨后，在氩气或氦气保护下，进行 预碳化处理，得到预碳化产物；(2)将得到的预碳化产物与氢氧化钾按一定的质量比在去离 子水中均匀混合，干燥后在氩气或氦气保护下进行高温活化处理，得到活化产物；(3)将得 到的活化产物经过酸洗、水洗后干燥，得到目标材料纤维素基多孔炭。与已有技术相比，本 发明具有以下优点：一是，将纤维素与氮源(选自半胱氨酸或三聚氰胺中的一种)进行充分 研磨，使其混合均匀，再经过预碳化和高温活化处理后得到纤维素基多孔炭。氢氧化钾的活 化可以极大地提高其比表面积，氮源的使用不仅引入氮原子，而且还提高了目标材料中介 孔的数量，进而有利于加强电解液离子在电极材料表面和内部的传输和扩散。该目标材料 作为超级电容器电极材料，展现了比容量高，倍率特性好，循环寿命长等一系列优异的电化 学性能。二是，该制备方法具有操作过程简单，设备成本低，易于工业化的优点。此外该方法 能够有效地提高纤维素基活性炭的收率，实现了纤维素的高效高附加值利用。 附图说明 图1是实施例1中制备的纤维素基多孔炭的扫描电镜照片图。 图2是实施例5中制备的超级电容器用纤维素基多孔炭的循环伏安曲线图。 图3是实施例8中制备的纤维素基多孔炭组装的对称超级电容器的恒流充放电曲 线图。