水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法

1.本发明属于先进材料技术领域，涉及电极材料的制备，涉及水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法。

背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.二维层状材料剥离形成的纳米片层不仅可为电化学反应提供独特的纳米级反应空间，而且由其组装的层状纳米电极材料具有化学和结构上的氧化还原可逆性及纳米片层水平方向上离子或电子快速传输通道。目前，对木块、坚果壳、煤块等富碳材料直接活化是得到活性炭材料的主要技术，但存在制备过程周期长、工艺复杂、对环境不友好、性能较差等系列问题。

技术实现要素：

4.为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，该方法不仅经济环保、简单易行，而且获得的二维生物质碳材料作为超级电容器的电极材料具有更优的性能。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
6.一方面，一种水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，包括如下步骤：
7.提供生物质碳化样品；
8.将生物质碳化样品与活化剂添加至水中混合均匀，再进行水力空化处理，然后烘干获得烘干样品；
9.将烘干样品进行活化热处理获得活化样品；
10.将活化样品进行纯化处理即得。
11.另一方面，一种二维生物质碳材料，由上述方法制备获得。
12.第三方面，一种上述二维生物质碳材料作为电极材料在超级电容器中的应用。
13.本发明的有益效果为：
14.本发明在浸渍同种活化剂的情况下，水力空化辅助浸渍活化剂能极大地提高生物质炭材料的比表面积，从而达到对生物炭改性的目的。水力空化技术可在瞬时释放出巨大能量，该能量表现为最高可达5000k的局部热点；1000bar的高压，伴随着威力巨大的冲击波和高速微射流(150m/s)。高速微射流产生的冲击力可以贯穿生物炭，形成通孔；此外，在上述极端条件下，水分子可被水解，生成的羟自由基、过羟自由基与过氧化氢等强氧化性物质与碳分子反应；5000k的局部高温可促使部分水分子与生物炭反应，同时促使活化剂蒸汽进入活性炭内部微通道结构，通过活化热处理能够进一步形成大小均匀、分布均匀的微孔和
介孔，使得更多的活性位点得以暴露，提高比表面积；采用水力空化技术可使生物质多孔炭内的杂质能够被进一步清除，从而增加多孔炭材料的电导率。
15.经过实验表明，经过水力空化辅助浸渍活化剂制备的二维生物质碳材料的比表面积和微孔体积均有上升，同时作为电极材料制备的超级电容器的比电容具有显著提高，较未处理样本提升量可达911.952％。
16.本发明采用水力空化处理具有成本低、处理量大、易于放大等优势，应用水力空化技术辅助浸渍活化剂制备碳材料的方法能够实现大批量工业化生产，节约成本，提高产量的同时进一步提升了经济效益。
附图说明
17.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
18.图1为本发明实施例的工艺流程图；
19.图2为本发明实施例1、2中水力空化辅助浸渍活化剂制得二维结构碳材料的tem照片，(a)为实施例1，(b)为实施例2；
20.图3为本发明实施例和对比例的水力空化辅助浸渍活化剂制得二维结构碳材料的n2脱吸附曲线图，(a)为吸附量曲线，(b)为微分容积曲线；
21.图4为本发明实施例和对比例的水力空化辅助浸渍活化剂制得二维结构碳材料的xps结果，(a)为xps全谱扫描图，(b)为koh(1：4)样品的c1s光谱，(c)为koh(1：4)+hc样品的c1s光谱，(d)为koh(1：8)样品的c1s光谱，(e)为koh(1：8)+hc样品的c1s光谱，(f)为koh(1：4)样品的o1s光谱，(g)为koh(1：4)+hc样品的o1s光谱，(h)为koh(1：8)样品的o1s光谱，(i)为koh(1：8)+hc样品的o1s光谱
22.图5为本发明实施例和对比例水力空化辅助浸渍活化剂制得二维结构碳材料制成的超级电容器在电流密度为1a g-1
时的gcd曲线；
23.图6为本发明实施例和对比例水力空化辅助浸渍活化剂制得二维结构碳材料制成的超级电容器的5000次充放电电容保持率图。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.水力空化是指空化泡溃灭形成的强大冲击波和高速微射流，可以在液体中形成强烈的扰动和巨大的剪切力作用，同时对物面形成冲击。空化泡溃灭形成的高温高压环境，以及由此导致的高分子分解、化学键断裂和自由基生成。
27.鉴于现有制备用于超级电容器的碳电极材料存在制备过程周期长、工艺复杂、对
环境不友好、性能较差等系列问题，本发明提出了水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法。
28.本发明的一种典型实施方式，提供了一种水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，包括如下步骤：
29.提供生物质碳化样品；
30.将生物质碳化样品与活化剂添加至水中混合均匀，再进行水力空化处理，然后烘干获得烘干样品；
31.将烘干样品进行活化热处理获得活化样品；
32.将活化样品进行纯化处理即得。
33.本发明通过水力空化处理不仅能够在生物炭中形成通孔，而且形成的局部热点能够促使活化剂蒸汽进入活性炭内部微通道结构，在通过活化热处理能够进一步形成大小均匀、分布均匀的微孔和介孔，使得更多的活性位点得以暴露，提高比表面积。
34.研究表明，本发明的方法制备的二维生物质碳材料不仅具体较高的比表面积和微孔体积，而且作为电极材料制备的超级电容器具有更为显著的比电容。
35.在一些实施例中，生物质碳化样品与活化剂的质量比为1：2～10。研究表明，生物质碳化样品与活化剂的质量比为1:7～9时，获得二维生物质碳材料制备的超级电容器的比电容更高，放电时间更长。
36.在一些实施例中，所述活化剂包括但不限于氢氧化钾、氢氧化钠及盐酸等。
37.在一些实施例中，水力空化处理采用文丘里式水力空化设备。所述文丘里式水力空化设备管径为10～30mm，喉直径为1～5mm，收缩角与扩张角介于10
°
～50
°
之间。
38.在一种或多种实施例中，水力空化处理条件为：文丘里管进口压力为0.5～4mpa，处理温度为30～70℃，处理时长为10～120min。
39.在一些实施例中，水力空化处理后的烘干温度为100～200℃。
40.在一些实施例中，活化热处理在惰性气氛下进行，其过程为：先升温至50～400℃，保温0.1～3h，再继续升温至设定温度600～900℃，保温1～3h。
41.在一些实施例中，生物质碳化样品由生物质经过热解碳化获得。所述生物质包括但不限于蒜皮、锯末、秸秆、稻壳等，本发明中以蒜皮生物质材料为例，效果更好。
42.在一种或多种实施例中，热解碳化的升温速率为1～10℃/min，保温时间为1～2h。热解碳化一般在惰性气氛(由氮气或惰性气体形成的气氛)中进行，当热解碳化在管式炉中进行时，当管式炉温度下降至50～300℃时停止通入氮气或惰性气体。氮气或惰性气体的流速为0.5～3l/h。
43.在一些实施例中，所述纯化处理包括水洗和酸处理。水洗是指将活化样品在水中分散形成第一浊液，加热搅拌后静置沉淀，去除上清液，重复至上清液为中性，获得最终浊液。酸处理是指，向最终浊液中滴加盐酸，加热搅拌，静置后，将沉淀洗涤至中性，烘干。其中，加热搅拌的温度为60～100℃，加热搅拌的时间10～40min。滴加盐酸至上清液ph＝1～6。烘干的时间为2～30h，烘干温度为20～200℃。
44.本发明优选的制备过程如下：
45.(1)取蒜皮生物质材料放置于管式电阻炉中；在氮气氛围下碳化，待自然冷却至室温后制得碳化样品；
46.(2)将步骤(1)所得碳化样品与氢氧化钾按一定质量比混合，加去离子水搅拌均匀；将所得浆状混合物置于水力空化处理设备中，进行水力空化处理，将处理后的样品置于鼓风干燥箱中烘干；
47.(3)将步骤(2)所得烘干样品中加少量去离子水混合均匀后放置于马弗炉中活化，制得活化样品；
48.(4)将步骤(3)所得活化样品溶解于去离子水中值得浊液；将所得浊液水浴加热并进行磁力搅拌，而后静置使样品沉淀，倒掉上清液，重复此步骤至上清液中性，制得浊液；
49.(5)将步骤(4)所得浊液滴加适量的盐酸，水浴加热并进行磁力搅拌后，静置浊液，用去离子水洗涤沉淀至中性，然后放入鼓风干燥箱中烘干，制得活性炭。
50.本发明的另一种实施方式，提供了一种二维生物质碳材料，由上述方法制备获得。
51.本发明所制得二维结构生物质材料其比表面积大于2720.904m2/g，相较处理前提升了911.952％；用作超级电容器电极材料时在5a/g的恒电流放电下，比容量大于300.004f/g，且5a/g下恒电流充放电5000次容量无衰减。
52.本发明的第三种实施方式，提供了一种上述二维生物质碳材料作为电极材料在超级电容器中的应用。
53.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
54.对比例1
55.取蒜皮生物质材料放置于管式电阻炉中；在氮气氛围下升至所需碳化温度保温2h，升温速率5℃/min，氮气流速为1l/min；待管式炉温度下降至100℃时停止通入氮气；待自然冷却至室温后制得碳化样品，制得样品1。
56.将制得样品1与导电石墨及聚四氟乙烯溶液(60wt％)按质量比8：1：1以及一定质量的无水乙醇混合均匀，超声混合30min后，涂敷在直径为1.5cm的泡沫镍圆片上，80℃真空干燥12h后，压片制得导电电极。将两电极、玻璃纤维隔膜及电池壳浸泡在6m koh的电解液中，依照阳极壳、导电电极、玻璃纤维隔膜、导电电极以及阴极壳的顺序组装超级电容器。将制得超级电容器依据生物质碳样品命名，记作“raw”。
57.对比例2
58.(1)取蒜皮生物质材料放置于管式电阻炉中；在氮气氛围下升至所需碳化温度保温2h，升温速率5℃/min，氮气流速为1l/min；待管式炉温度下降至100℃时停止通入氮气；待自然冷却至室温后制得碳化样品。
59.(2)将步骤(1)所得碳化样品与氢氧化钾按质量比1：4混合搅拌均匀，制得溶液；将溶液置于鼓风干燥箱中烘干，温度为120℃。
60.(3)将步骤(2)所得烘干样品中加少量去离子水混合均匀后放置于马弗炉中，在氮气氛围下升温至350℃，保温2h，继续升温至实验设定温度，保温2h，升温速率为5℃/min，氮气流速为1l/min，制得活化样品。
61.(4)将步骤(3)所得活化样品溶解于去离子水中制得浊液；将所得浊液水浴加热并进行磁力搅拌，水浴温度80℃，搅拌时间30min，而后静置使样品沉淀，倒掉上清液，重复此步骤，至上清液ph＝8，制得浊液。
62.(5)将步骤(4)所得浊液滴加适量1.0m的盐酸至上清液ph＝2，水浴加热并进行磁
力搅拌，水浴温度80℃，继续搅拌30min，搅拌完成后用去离子水洗涤至上清液为中性，然后放入鼓风干燥箱中烘干24h，温度为105℃，制得样本2。
63.将制得样品2与导电石墨及聚四氟乙烯溶液(60wt％)按质量比8：1：1以及一定质量的无水乙醇混合均匀，超声混合30min后，涂敷在直径为1.5cm的泡沫镍圆片上，80℃真空干燥12h后，压片制得导电电极。将两电极、玻璃纤维隔膜及电池壳浸泡在6m koh的电解液中，依照阳极壳、导电电极、玻璃纤维隔膜、导电电极以及阴极壳的顺序组装超级电容器。将制得超级电容器依据生物质碳样品命名，记作“koh(1：4)”。
64.对比例3
65.(1)取蒜皮生物质材料放置于管式电阻炉中；在氮气氛围下升至所需碳化温度保温2h，升温速率5℃/min，氮气流速为1l/min；待管式炉温度下降至100℃时停止通入氮气；待自然冷却至室温后制得碳化样品。
66.(2)将步骤(1)所得碳化样品与氢氧化钾按质量比1：8混合搅拌均匀，制得溶液；将溶液置于鼓风干燥箱中烘干，温度为120℃。
67.(3)将步骤(2)所得烘干样品中加少量去离子水混合均匀后放置于马弗炉中，在氮气氛围下升温至350℃，保温2h，继续升温至实验设定温度，保温2h，升温速率为5℃/min，氮气流速为1l/min，制得活化样品。
68.(4)将步骤(3)所得活化样品溶解于去离子水中制得浊液；将所得浊液水浴加热并进行磁力搅拌，水浴温度80℃，搅拌时间30min，而后静置使样品沉淀，倒掉上清液，重复此步骤，至上清液ph＝8，制得浊液。
69.(5)将步骤(4)所得浊液滴加适量1.0m的盐酸至上清液ph＝2，水浴加热并进行磁力搅拌，水浴温度80℃，继续搅拌30min，搅拌完成后用去离子水洗涤至上清液为中性，然后放入鼓风干燥箱中烘干24h，温度为105℃，制得样本3。
70.将制得样品3与导电石墨及聚四氟乙烯溶液(60wt％)按质量比8：1：1以及一定质量的无水乙醇混合均匀，超声混合30min后，涂敷在直径为1.5cm的泡沫镍圆片上，80℃真空干燥12h后，压片制得导电电极。将两电极、玻璃纤维隔膜及电池壳浸泡在6m koh的电解液中，依照阳极壳、导电电极、玻璃纤维隔膜、导电电极以及阴极壳的顺序组装超级电容器。将制得超级电容器依据生物质碳样品命名，记作“koh(1：8)”。
71.实施例1
72.(1)取蒜皮生物质材料放置于管式电阻炉中；在氮气氛围下升至所需碳化温度保温2h，升温速率5℃/min，氮气流速为1l/min；待管式炉温度下降至100℃时停止通入氮气；待自然冷却至室温后制得碳化样品。
73.(2)将步骤(1)所得碳化样品与氢氧化钾按质量比1：4混合，去离子水搅拌均匀；将所得浆状混合物置于水力空化处理设备中，转速3500rpm(转/分钟)、处理时间60min，文丘里式水力空化设备管径为15mm，喉直径为3mm，收缩角与扩张角为35
°
；将处理后的样品置于鼓风干燥箱中烘干，温度为120℃。
74.(3)将步骤(2)所得烘干样品加少量去离子水混合均匀后放置于马弗炉中，在氮气氛围下升温至350℃，保温2h，继续升温至实验设定温度，保温2h，升温速率为5℃/min，氮气流速为1l/min，制得活化样品。
75.(4)将步骤(3)所得活化样品溶解于去离子水中制得浊液；将所得浊液水浴加热并
进行磁力搅拌，水浴温度80℃，搅拌时间30min，而后静置使样品沉淀，倒掉上清液，重复此步骤，至上清液ph＝8，制得浊液。
76.(5)将步骤(4)所得浊液滴加适量1.0m的盐酸至上清液ph＝2，水浴加热并进行磁力搅拌，水浴温度80℃，继续搅拌30min，搅拌完成后用去离子水洗涤至上清液为中性，然后放入鼓风干燥箱中烘干24h，温度为105℃，制得样本4。
77.将制得样品4与导电石墨及聚四氟乙烯溶液(60wt％)按质量比8：1：1以及一定质量的无水乙醇混合均匀，超声混合30min后，涂敷在直径为1.5cm的泡沫镍圆片上，80℃真空干燥12h后，压片制得导电电极。将两电极、玻璃纤维隔膜及电池壳浸泡在6m koh的电解液中，依照阳极壳、导电电极、玻璃纤维隔膜、导电电极以及阴极壳的顺序组装超级电容器。将制得超级电容器依据生物质碳样品命名，记作“koh(1：4)+hc”。
78.实施例2
79.(1)取蒜皮生物质材料放置于管式电阻炉中；在氮气氛围下升至所需碳化温度保温2h，升温速率5℃/min，氮气流速为1l/min；待管式炉温度下降至100℃时停止通入氮气；待自然冷却至室温后制得碳化样品。
80.(2)将步骤(1)所得碳化样品与氢氧化钾按质量比1：8混合，加去离子水搅拌均匀；将所得浆状混合物置于水力空化处理设备中，转速3500rpm(转/分钟)处理时间60min，文丘里式水力空化设备管径为15mm，喉直径为3mm，收缩角与扩张角为35
°
；将处理后的样品置于鼓风干燥箱中烘干，温度为120℃。
81.(3)将步骤(2)所得烘干样品加少量去离子水混合均匀后放置于马弗炉中，在氮气氛围下升温至350℃，保温2h，继续升温至实验设定温度，保温2h，升温速率为5℃/min，氮气流速为1l/min，制得活化样品。
82.(4)将步骤(3)所得活化样品溶解于去离子水中制得浊液；将所得浊液水浴加热并进行磁力搅拌，水浴温度80℃，搅拌时间30min，而后静置使样品沉淀，倒掉上清液，重复此步骤，至上清液ph＝8，制得浊液。
83.(5)将步骤(4)所得浊液滴加适量1.0mol/l的盐酸至上清液ph＝2，水浴加热并进行磁力搅拌，水浴温度80℃，继续搅拌30min，搅拌完成后用去离子水洗涤至上清液为中性，然后放入鼓风干燥箱中烘干24h，温度为105℃，制得样本5。
84.将制得样品5与导电石墨及聚四氟乙烯溶液(60wt％)按质量比8：1：1以及一定质量的无水乙醇混合均匀，超声混合30min后，涂敷在直径为1.5cm的泡沫镍圆片上，80℃真空干燥12h后，压片制得导电电极。将两电极、玻璃纤维隔膜及电池壳浸泡在6m koh的电解液中，依照阳极壳、导电电极、玻璃纤维隔膜、导电电极以及阴极壳的顺序组装超级电容器。将制得超级电容器依据生物质碳样品命名，记作“koh(1：8)+hc”。
85.对比例与实施例均对蒜皮基生物炭的比表面积与孔容产生了较大影响：下图1、图2分别为koh(1：4)与koh(1：4)+hc的tem图，从图中可以观察到水力空化处理后微孔介孔的比例显著增加，杂质量降低，这说明水力空化产生的微射流和局部高温高压环境不仅在物理上促进微孔和介孔的生成，且辅助活化剂扩散，有利于化学活化的进行。koh(1：4)+hc与koh(1：8)
86.+hc活化后的蒜皮基生物炭的比表面积分别由102m
2 g-1
增加至1455m
2 g-1
和2848m
2 g-1
。在图3中，可以观察得出实施例中，相同炭碱比下水力空化协同活化后，koh(1：
4)+hc与koh(1：8)+hc蒜皮基生物炭的比表面积较koh(1：4)、koh(1：8)分别提高了40.8％和7.8％。此外，较单独碱活化，koh(1：4)+hc蒜皮基生物炭的总孔隙体积由0.95cm
3 g-1
增至1.22cm
3 g-1
，提高了28.4％；koh(1：8)+hc蒜皮基生物炭的总孔隙体积由2.01cm
3 g-1
增至2.7cm
3 g-1
，提高了25.6％；而微孔体积则也展现出相同的变化趋势，koh(1：4)
87.+hc与koh(1：8)+hc分别相较koh(1：4)与koh(1：8)+hc，分别从0.64cm
3 g-1
和0.98cm
3 g-1
增加到了0.88cm
3 g-1
和1.07cm
3 g-1
，分别增加了37.5％和9.2％。koh(1：8)+hc中生物质炭材料制得的超级电容器的比电容高达173a g-1
，较未处理样本提升911.952％。图4为koh(1：4)、koh(1：4)+hc、koh(1：8)、koh(1：8)+hc制得样品的xps谱图，c 1s光谱中可以看出有四个峰：c＝c(284.6ev)、c-c(285.1ev)、c＝o&c-n(286.1ev)、o＝c-o(289.1ev)。经过hc处理的两个样品c＝o&c-n键增加，含氮官能团和含氧官能团可以提供赝电容，含氧官能团增加，c＝o是亲水官能团，可以提高电极材料的亲水性，增加电极材料和电解质的接触面积，有助于提高制得超级电容器的电化学性能。所述超级电容器的的制备过程是：将制得样品与导电石墨及聚四氟乙烯溶液(60wt％)按质量比8：1：1以及一定质量的无水乙醇混合均匀，超声混合30min后，涂敷在直径为1.5cm的泡沫镍圆片上，80℃真空干燥12h后，压片制得导电电极。将两电极、玻璃纤维隔膜及电池壳浸泡在6m koh的电解液中，依照阳极壳、导电电极、玻璃纤维隔膜、导电电极以及阴极壳的顺序组装超级电容器。图5为将koh(1：4)、koh(1：4)+hc、koh(1：
88.8)、koh(1：8)+hc样品作为电极材料，在室温(25℃)下以6m koh为电解液组装为对称超级电容器，在双电极体系1a g-1
的电流密度下进行恒电流充放电测试所得曲线，可观察到对比例和实施例样品制得的超级电容器均呈近似三角形，略有一些形变，这说明材料主要以双电层电容为主。其中koh(1：
89.8)+hc样品制得的超级电容器的充放电时间将近100s，koh(1：8)+hc样品制得的超级电容器的充放电时间将近120s，这说明其具有较高的比电容。图6表明koh(1：4)+hc制得样品与koh(1：8)+hc制得样品在5a/g下恒电流充放电5000次容量无衰减，具有良好的储能性能。
90.上述表征中比表面积分析仪型号为：精微高博，jw-bk132f，x射线衍射仪的型号为d/max-2500pc，拉曼光谱仪型号为renishaw invia，电化学工作站型号为cs350h。
91.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，包括如下步骤：提供生物质碳化样品；将生物质碳化样品与活化剂添加至水中混合均匀，再进行水力空化处理，然后烘干获得烘干样品；将烘干样品进行活化热处理获得活化样品；将活化样品进行纯化处理即得。2.如权利要求1所述的水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，生物质碳化样品与活化剂的质量比为1：2～10；优选地，生物质碳化样品与活化剂的质量比为1:7～9。3.如权利要求1所述的水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，所述活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或盐酸。4.如权利要求1所述的水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，水力空化处理采用文丘里式水力空化设备；优选地，水力空化处理条件为：文丘里管进口压力为0.5～4mpa，处理温度为30～70℃，处理时长为10～120min。5.如权利要求1所述的水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，活化热处理在惰性气氛下进行，其过程为：先升温至50～400℃，保温0.1～3h，再继续升温至设定温度600～900℃，保温1～3h。6.如权利要求1所述的水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，生物质碳化样品由生物质经过热解碳化获得；优选地，热解碳化的升温速率为1～10℃/min，保温时间为1～2h。7.如权利要求1所述的水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，所述纯化处理包括水洗和酸处理。8.如权利要求1所述的水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法，其特征是，制备过程如下：(1)取蒜皮生物质材料放置于管式电阻炉中；在氮气氛围下碳化，待自然冷却至室温后制得碳化样品；(2)将步骤(1)所得碳化样品与氢氧化钾按一定质量比混合，加去离子水搅拌均匀；将所得浆状混合物置于水力空化处理设备中，进行水力空化处理，将处理后的样品置于鼓风干燥箱中烘干；(3)将步骤(2)所得烘干样品中加少量去离子水混合均匀后放置于马弗炉中活化，制得活化样品；(4)将步骤(3)所得活化样品溶解于去离子水中值得浊液；将所得浊液水浴加热并进行磁力搅拌，而后静置使样品沉淀，倒掉上清液，重复此步骤至上清液中性，制得浊液；(5)将步骤(4)所得浊液滴加适量的盐酸，水浴加热并进行磁力搅拌后，静置浊液，用去离子水洗涤沉淀至中性，然后放入鼓风干燥箱中烘干，制得活性炭。9.一种二维生物质碳材料，其特征是，由权利要求1～8任一所述的方法制备获得。10.一种权利要求9所述的二维生物质碳材料作为电极材料在超级电容器中的应用。

技术总结

本发明属于先进材料技术领域，涉及电极材料的制备，涉及水力空化辅助浸渍活化剂制备二维生物质碳材料的方法。包括如下步骤：提供生物质碳化样品；将生物质碳化样品与活化剂添加至水中混合均匀，再进行水力空化处理，然后烘干获得烘干样品；将烘干样品进行活化热处理获得活化样品；将活化样品进行纯化处理即得。本发明提供的方法不仅经济环保、简单易行，而且获得的二维生物质碳材料作为超级电容器的电极材料具有更优的性能。极材料具有更优的性能。极材料具有更优的性能。