飞灰基活性炭电极材料的制备及其电化学性能

张亚飞，张传祥，王 力，邢宝林，黄光许，段玉玲

（1河南理工大学材料科学与工程学院，河南 焦作 454003；2河南理工大学能源科学与工程学院，河南 焦作 454003）

超级电容器是一类介于传统电容器与电池之间的新型储能器件，电极是决定超级电容器性能的关键因素，因此电极材料的研究一直是该领域学术界和工业界的热点[1-4]。多孔炭因具有较高的比表面积及可再生性，而被广泛用于储氢吸附剂、锂-硫电池及超级电容器[5-12]。飞灰是煤粉在高温中燃烧、冷却而形成的，大部分呈球状，表面光滑，微孔较少[13-14]。它的化学组成变化很大，与燃料类型、燃烧条件以及集灰方式有关，除了含有未烧尽的煤颗粒外，还含有大量Si、Al的氧化物以及多种微量元素[15]。飞灰对环境危害极大，必须通过除尘装置等措施加以处理。利用飞灰生产活性炭，可为其提供一条新的综合利用途径，同时可以拓宽制备超级电容器用炭材料前驱体的来源。本工作以煤气化飞灰为原料，采用 KOH为活化剂，制备高比表面积活性炭，考察了活化剂用量及原料浮选脱灰对活性炭的孔径结构及电化学性能的影响。

1 实 验

1.1 浮选脱灰

将飞灰添加到浮选柱中，加水配制成浓度为100 g/L的灰浆，以煤油为捕收剂，捕收剂浓度为850 g/t；以仲辛醇为起泡剂，起泡剂浓度为 380 g/t。在搅拌强度为2000 r/min、充气量为25 m3/h、加喷淋水的条件下进行浮选[16-19]。浮选前后飞灰工业分析见表1。

表1 煤气化飞灰工业分析 Table 1 Industry analysis of Yima fly ash

1.2 活性炭的制备

将浮选前后的飞灰分别与活化剂……