技术摘要：
本发明涉及一种紫苏基活性炭制备超级电容器电极材料的方法，属于电化学领域；紫苏基高比表面积活性炭的制备是先将紫苏粉末炭化，然后与一定质量的氢氧化钾混合均匀置于管式电阻炉中，在氮气保护下进行活化，可制备出比表面积为3530m2/g，介孔发达的活性炭；将此活性炭  全部
背景技术：
我国土壤重金属污染现象严重，土壤重金属污染以及对生态环境和人类健康造成 严重威胁。植物修复技术是近些年来发展起来的一种绿色生态治理技术，其利用重金属富 集或超富集植物吸收土壤中的重金属并在植物体内积累，收割植物从而达到去除土壤重金 属污染物的目的。修复植物在收获后的生物质如何处置却成为难题，传统的处置技术借鉴 了固体废弃物的处理方法，如焚烧法、堆肥法、压缩填埋法和高温分解法等等，这些方法大 多是将修复植物作为废弃物来处理，并没有资源化利用。 活性炭是一种由煤炭、木材、果壳等原料经过炭化、活化而制成的多孔性炭材料， 由于其物理、化学性质稳定，吸附效果好、机械强度高、使用失效后易再生而被广泛应用于 食品加工、环保、电池、催化剂等行业。早起制备活性炭的原料包括木材、煤炭等，随着环境 问题和能源问题日益突出，使用木材和煤炭制备活性炭逐渐被取代。我国是一个农业大国， 每年产生大量的诸如果壳、秸秆、蔗渣、竹废料等农业废弃物，这些废弃物含碳量高、价格低 廉、来源广泛、具有有利的天然结构，通过采取适当的工艺条件很容易制备出性能优良的活 性炭产品。 超级电容器作为一种新型的储能装置，具有高的功率密度和能量密度、充电速度 快、使用寿命长、无污染等优点。用作超级电容器电极材料的炭材料主要由活性炭、炭纤维、 碳纳米管等，其中活性炭价格低廉、孔隙发达、比表面积高，最适合作电极材料。 修复植物生物质如果未得到妥善处理，不仅造成资源浪费，还有可能造成二次污 染。以修复植物为原料，采取适当的工艺条件，使制备出的活性炭兼具高的比表面积和合理 的孔隙结构，将其应用于超级电容器电极材料，这样不仅可以带来经济效益，还可为修复植 物生物质资源化利用提供思路。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种超富集植物紫苏基高比表面积活性炭的制备方法，并将 其应用于超级电容器电极材料。 本发明所采用的技术方案包括以下步骤： 一种超富集植物紫苏基高比表面积活性炭的制备方法，包括以下步骤： (1)紫苏的预处理：将紫苏用去离子水洗净，置于105℃烘箱干燥12h后取出，粉碎 后保存待用。 所述紫苏对重金属镉具有富集能力。 (2)紫苏生物炭的制备：将步骤(1)中的紫苏粉置于管式电阻炉中，以5℃/min的升 温速率加热至600℃并在此温度下保温60min，期间通氮气保护，冷却至室温后取出，即得紫 苏生物炭。 3 CN 111573671 A 说　明　书 2/6 页 (3)高比表面积活性炭的制备：将分析纯氢氧化钾与步骤(3)制备的紫苏生物炭按 照质量比1～5:1混合均匀，并加入少量去离子水，置于管式电阻炉中，以5℃/min的升温速 率加热至600～900℃，并在此温度下保温0.5～2h，期间通氮气保护，冷却至室温后取出产 物。 (4)活化产物的处理：将步骤(3)中的产物置于稀盐酸中，超声处理1h，超声功率 70W，过滤后将产物用去离子水煮洗至滤液呈中性，然后将产物置于真空干燥箱中120℃干 燥12h，研磨后过筛，即得超级电容器电极材料用活性炭。 进一步的，所述稀盐酸配置方法为：浓盐酸与去离子水按体积比1:9混合。 优选的方案，所述氢氧化钾与紫苏生物炭质量比为4～5:1，最优选为4:1。当氢氧 化钾与紫苏生物炭质量比低于3时，活性炭的比表面积较低，中孔数量较少。 优选的方案，所述活化温度为800～900℃，最优选为800℃。当活化温度从600℃提 升到700℃时，活性炭比表面积增加2倍，当活化温度从700℃提升至800℃时，活性炭比表面 积增加0.5倍，而当温度超过800℃时，活性炭比表面积无明显增加。 优选的方案，所述保温时间为0.5～1h，最优选为1h。保温时间超过1h时，活性炭比 表面积无明显增加，说明活性炭在较短时间就完成活化过程，延迟保温时间会造成能源浪 费。 最优选的方案，所述活性炭的比表面积为3530m2/g，孔容积为1.99cm3/g，平均孔径 2.26nm。 本发明还提供了紫苏基高比表面积活性炭在超级电容器电极材料上的应用。 电极制备方法为：将制备的活性炭、聚四氟乙烯(PTFE)、导电炭黑按照质量比8:1: 1混合均匀，加入适量N-甲基吡咯烷酮(NMP)研磨成浆料涂覆在泡沫镍上，涂覆面积为1cm2 左右，然后将其置于真空干燥箱中100℃下干燥12h，将泡沫镍置于压片机上压制成片，即得 活性炭电极。 与现有技术相比，本发明具有以下优点： 1、本发明所采取的原料为重金属超富集植物紫苏，成本低，且达到废物利用的目 的。 2、本发明所制备的活性炭比表面积高达3530m2/g，孔容积为1.99cm3/g，平均孔径 2.26nm，中孔发达。 3、本发明所制备的活性炭在6mol/L的氢氧化钾溶液中，1A/g的电流密度下。放电 比电容达到255F/g，在5A/g电流密度下循环充放电5000次后，比电容保持率为84.5％，循环 性能良好。 附图说明 图1为实施例4中得到的紫苏基活性炭的N2吸附-脱附等温线； 图2为实施例4中得到的紫苏基活性炭的孔径分布图； 图3为实施例4中得到的紫苏基活性炭的扫描电镜图； 图4为实施例4中得到的紫苏基活性炭制备成的活性炭电极在10mV/s扫速下的循 环伏安图； 图5为实施例4中得到的紫苏基活性炭制备成的活性炭电极在1A/g电流密度下的 4 CN 111573671 A 说　明　书 3/6 页 充放电曲线； 图6为实施例4中得到的紫苏基活性炭制备成的活性炭电极在5A/g电流密度下的 循环稳定性曲线。