化学活化和化学-物理联合活化制备石油焦基活性炭

孙晓峰，王新宇，赖延清，张治安，夏阳

(中南大学 冶金科学与工程学院，湖南 长沙，410083)

超级电容器是一种新型的电化学能量存储装置，具有充放电时间短、功率密度高、循环寿命长和环境友好等优点，被广泛用作移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式电子设备的主电源或辅助电源和后备电源，同时，在信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等多个领域具有极其广阔的应用前景[1-4]。超级电容器电极材料可分为炭材料、金属氧化物和导电聚合物[5]。其中，活性炭由于其原料来源广泛、价格低廉、加工性能良好、电化学性能稳定等优点，已成为目前工业化最成功的超级电容器电极材料[6-7]。生产活性炭所使用的原料主要有煤炭、石油焦、沥青、椰壳、果壳、树脂等[8-10]。石油焦作为炼油厂的副产物，具有资源丰富、价格低廉、固定碳含量高、杂质含量低等特点，是生产活性炭的重要原料。活性炭的制备方法主要有物理活化法、化学活化法、化学－物理联合活化法和模板法等[11-14]。目前，在石油焦基活性炭的制备过程中主要采用以KOH和NaOH为活化剂的化学活化法[15-17]，但是，化学活化过程是以生成微孔为主，不利于有机电解质离子在活性炭内部孔隙中移动，从而影响了超级电容器的功率特性。化学－物理联合活化是一种新型的活化工艺，它将化学活化与物理活化2种方法有效地结合起来，有望制备出含有大量中孔和合理孔径分布的超级活性炭[18-20]。韩霞等[21]比较了水蒸气法、KOH活化法和KOH-水蒸气联合活化法所制备的活性炭的性能差异，认为这种联合活化法比单一活化法所得的活性炭具有更高的吸附性能。……