一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：氟化钠1-2、焦磷酸钠1-2、硝酸钴2-3、纳米硒化铋2-3、纳米硼化二钼1-2、改性废弃PVC基活性炭100-130、白糖5-7、蒸馏水8-15、硬脂酸锌2-3、聚四氟乙烯1-2；本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，添加的硒化铋和硼化二钼具有良好的导电性，导热性，电阻低，填充在活性炭表面，提高填充率，增强材料的振实密度，具有改善超级电容器的体积容量的作用。

权利要求书1.  一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：氟化钠1-2、焦磷酸钠1-2、硝酸钴2-3、纳米硒化铋2-3、纳米硼化二钼1-2、改性废弃PVC基活性炭100-130、白糖5-7、蒸馏水8-15、硬脂酸锌2-3、聚四氟乙烯1-2； 所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1-2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60；制备方法是（1）将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5°C/min的速度升温，在300-350°C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10～30°C的速度升温，加热至600-700°C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合,加热至80-90°C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120°C下维持2-3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。 2.  根据权利要求1所述一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成： （1）将白糖、聚四氟乙烯、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用； （2）将步骤（1）的产物和硬脂酸锌及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600°C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。

说明书一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料及其制备方法。
背景技术
超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置。超级电容器与传统电容器相比，它具有容量大、功率密度高、工作温度范围宽和使用寿命长的特点，但超级电容器的体积容量与传统电池相比要低很多，改善超级电容器体系的体积容量成为超级电容器的关键，振实密度高的材料体积容量就高，所以要选择振实密度高的材料作为超级电容器的电极。本发明采用复合材料的方式提高炭基材料的振实密度，硒化铋具有良好的导电性，电阻低，硼化二钼具有良好的导热导电性，将它们以纳米的形式掺杂在活性炭表面，使活性炭的填充率提高，从而提高了材料的振实密度，改善超级电容器的体积容量。
PVC塑料及其制品已广泛应用于建材、包装、电力和生活消费品等方面，随着石化工业的发展，塑料产品的品种和数量日益增多，其废弃物的量也在急剧的增加，由于塑料及其制品不易降解，所以由其造成的“白色污染”已被认为是世界性的公害之一。然而，若将废塑料焚烧或作为燃料使用，则会增加空气中的CO2、SO2、NO等有害物质，对于含氯的塑料还会产生氯化氢气体和剧毒的二恶英；填埋处理占用大量的耕地并造成地下水污染；现如今如何回收利用不断增加的废弃PVC成为迫切需要解决的问题，伴随着科技的发展，废弃PVC的资源化利用的新技术在不断的发展，目前在超级电容器的各种电极材料中,以废弃PVC资源为原料通过化学活化方法制备具有较高的比表面积的碳材料，是一种较为理想的超级电容器电极材料，也是解决“白色污染”的有效手段之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料，由下列重量份的原料制成：氟化钠1-2、焦磷酸钠1-2、硝酸钴2-3、纳米硒化铋2-3、纳米硼化二钼1-2、改性废弃PVC基活性炭100-130、白糖5-7、蒸馏水8-15、硬脂酸锌2-3、聚四氟乙烯1-2；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1-2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60；制备方法是（1）将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5°C/min的速度升温，在300-350°C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10～30°C的速度升温，加热至600-700°C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合,加热至80-90°C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120°C下维持2-3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
本发明所述一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将白糖、聚四氟乙烯、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
（2）将步骤（1）的产物和硬脂酸锌及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600°C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
本发明的优点是：本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，添加的硒化铋和硼化二钼具有良好的导电性，导热性，电阻低，填充在活性炭表面，提高填充率，增强材料的振实密度，具有改善超级电容器的体积容量的作用。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
 一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：氟化钠1、焦磷酸钠1、硝酸钴2、纳米硒化铋3、纳米硼化二钼2、改性废弃PVC基活性炭120、白糖6、蒸馏水13、硬脂酸锌2、聚四氟乙烯1；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份（公斤）的原料制成：偏硅酸钠1、沉淀法白炭黑2、甲基三乙氧基硅烷2、氟化锆2、硬脂酸锌1、四氯化钛2、三氟化铁2、废弃PVC材料400、重铬酸钾26、氨水56；制备方法是（1）将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5°C/min的速度升温，在300-350°C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10～30°C的速度升温，加热至600-700°C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合,加热至80-90°C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120°C下维持2-3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
本发明所述一种废弃PVC制备的振实密度高的复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将白糖、聚四氟乙烯、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60°C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
（2）将步骤（1）的产物和硬脂酸锌及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600°C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
以实施例中的电极材料和导电剂、粘结剂按照比例混合，加入少量的无水乙醇混合均匀，均匀涂抹在不锈钢网集流体上真空干燥，以饱和甘汞电极为参比电极，聚四氟乙烯为隔膜，以6mol/l的KOH电解质水溶液为电解液，在1.2-2.5V的范围内，在恒流（5mA）下进行循环测试，容量：1.62F，内阻：1.7Ω·m，循环容量保持率（%）：98.5。