一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：焦磷酸钠1-2、聚甲基丙烯酸甲酯树脂1-3、四氢呋喃4-7、纳米硫化砷2-4、纳米硫化镝1-2、氧化铍1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、糊精2-3、蒸馏水10-15、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1-2；本发明利用废弃的PVC制备电极材料活性炭，具有比表面积大、导电率高等优点，对资源合理化利用，解决环境污染的问题，掺杂具有导电作用的金属元素，并用氮元素进行表面包覆，制备出的超级电容器具有高比电容量、充放电速率快、循环稳定性好、使用时间长的优点。

1.  一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：焦磷酸钠1-2、聚甲基丙烯酸甲酯树脂1-3、四氢呋喃4-7、纳米硫化砷2-4、纳米硫化镝1-2、氧化铍1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、糊精2-3、蒸馏水10-15、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯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：硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、电气石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸钙1-2、氮化铝粉1-2、氧化石墨烯1-2、废弃PVC材料400-500、氢氧化钙15-25、20%的硫酸30-50；制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300°C的水蒸气，迅速升高温度至800-900°C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70°C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90°C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。

2.  根据权利要求1所述一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、糊精、四氢呋喃、聚甲基丙烯酸甲酯树脂和改性废弃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）的产物和异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯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。

一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷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，特别是一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料及其制备方法。
背景技术
含氯PVC废弃物在常温下难以降解，主要的处理方法有填埋法、焚烧法和再生料法。填埋法会占用大量耕地，焚烧法会产生大量有害烟雾和HCl，再生料法会降低产品质量，应用范围受限，废弃物处理量也较少。我国每年废弃塑料量约为200万吨，数量庞大的高分子废弃物造成了严重的环境污染问题和自然资源的浪费。因此，废弃的PVC回收与再利用具有重大的经济效益和社会效益。活性炭具有孔隙结构发达、比表面积大、热和化学稳定性好等特点，是一种优质的吸附剂和催化剂载体，广泛应用于工业、农业、国防、医药卫生、环境保护等领域。氮掺杂活性炭，不仅改善了活性炭表面基团，而且增加了活性炭表面的碱性位，这使得氮掺杂活性炭具有独特的催化和吸附特性。本发明利用废弃的PVC材料制备出超级电容器用的活性炭电极材料，并且掺杂其他具有导电性质的金属元素，再用纯氨气进行表面包覆，制备出具有高比电容量、充放电速率快、循环稳定性好、使用时间长的超级电容器。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷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：
一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料，由下列重量份的原料制成：焦磷酸钠1-2、聚甲基丙烯酸甲酯树脂1-3、四氢呋喃4-7、纳米硫化砷2-4、纳米硫化镝1-2、氧化铍1-2、改性废弃PVC基活性炭110-130、糊精2-3、蒸馏水10-15、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯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：硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、电气石2-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、硬脂酸钙1-2、氮化铝粉1-2、氧化石墨烯1-2、废弃PVC材料400-500、氢氧化钙15-25、20%的硫酸30-50；制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300°C的水蒸气，迅速升高温度至800-900°C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70°C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90°C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
本发明所述一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、糊精、四氢呋喃、聚甲基丙烯酸甲酯树脂和改性废弃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）的产物和异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯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制备电极材料活性炭，具有比表面积大、导电率高等优点，对资源合理化利用，解决环境污染的问题，掺杂具有导电作用的金属元素，并用氮元素进行表面包覆，制备出的超级电容器具有高比电容量、充放电速率快、循环稳定性好、使用时间长的优点。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
 一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：焦磷酸钠2、聚甲基丙烯酸甲酯树脂2、四氢呋喃6、纳米硫化砷3、纳米硫化镝2、氧化铍1、改性废弃PVC基活性炭120、糊精3、蒸馏水15、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯2；
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：硫酸钠2、硫酸铝钾1、电气石2、氨丙基三乙氧基硅烷2、硬脂酸钙1、氮化铝粉2、氧化石墨烯2、废弃PVC材料500、氢氧化钙20、20%的硫酸45；制备方法是将废弃PVC材料破碎、筛分后得到粒径在5-10mm的粒料，将所得粒料和氢氧化钙通入炭化炉中，通入预热至300°C的水蒸气，迅速升高温度至800-900°C进行炭化、活化，冷却至常温后加到20%的硫酸中，于60-70°C下反应3-5小时，再用去离子水洗涤至中性，和氨丙基三乙氧基硅烷及其余剩余的物质混合加热至70-90°C搅拌反应30-50分钟，干燥后研磨即可。
本发明所述一种改性废弃PVC基活性炭负载纳米硫化砷复合电极材料，由以下步骤具体制成：
（1）将蒸馏水、糊精、四氢呋喃、聚甲基丙烯酸甲酯树脂和改性废弃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）的产物和异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯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：1.72F，内阻：1.6Ω·m，循环容量保持率（%）：98.1。