CN107644742A - 一种基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法 - Google Patents
一种基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法，该方法是将生物质厌氧干发酵后沼渣预处理后，再经高温碳化和活化，所得活化产物经酸浸泡、水洗、烘干后，获得用作超级电容器电极材料的活性炭。本发明制备的活性炭具有微中孔相结合的孔隙结构，较高的比表面积，同时具有较高的比电容和循环稳定性，是一种相对理想的超级电容器电极材料。本发明利用沼渣制备超级电容器，进而实现沼渣的高值化利用，所得活性炭结构稳定、孔隙发达，具有较高的比电容和循环稳定性，是一种相对理想的超级电容器电极材料。
Description
技术领域
本发明涉及电化学领域，具体涉及一种基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法。
背景技术
我国是农业大国，每年生产农业固体废弃物约为40多亿吨，其中禽畜粪便为30多亿、农作物秸秆总量为7亿吨、蔬菜废弃物为1-1.5亿吨。这些废弃物既是严重的污染源又是宝贵的生物质能源。但如今这些废弃物大都是被随意焚烧、丢弃或者直接排放到环境中，造成环境污染的同时又造成了资源的浪费。如何有效处理农业废弃物已成为国内外必须面对的重大环境难题。
目前，厌氧发酵技术是国内外比较成熟的农业废弃物资源化利用技术之一。该方法使秸秆在受控条件下进行生物发酵、产生沼气等，且过程中不需要供应氧气和大量能量，而且可以将发酵物质90％的能量储存在甲烷中。厌氧发酵技术分为厌氧湿发酵和厌氧干发酵。同厌氧湿发酵相比，厌氧干发酵具有节约用水、方便管理、提高容积产气率、处理成本低等优点，同时发酵后沼液产生量少、处理容易、无二次污染、运行费用低、过程稳定。但是在厌氧干发酵过程中产生的沼渣的利用途径较为有限，缺少高值化产品的转化。沼渣中含有有机质、腐殖酸、氮磷钾等多种元素，同时还含有抗生素、除草剂、杀虫剂等难降解的有机污染物，在最终的产品中仍有部分残留。沼渣目前的利用主要分养殖业和土地利用，但是沼渣的养殖业利用因食品安全的考虑而愈来愈受到限制。因为各种添加剂的使用有可能造成沼渣中重金属、抗生素的累积，农田生态系统长期使用沼渣存在污染的隐患。而利用沼渣制备化学原料或能源产品的研究很少，仅有少量利用沼渣制备乙醇(农业机械学报，2015,46(5)：156-163)、生物柴油(Biotechnol Biofuels,2016,(9):253)、生物农药(农业工程学报，2013,29(8)：212-217)的研究报道，其缺陷在于产品的产率较低，而且制备工艺仍然会产生废弃沼渣。所以如何高效率的利用与处理沼渣是目前比较受关注的问题。
因为沼渣中含有未腐熟的原料以及难降解的纤维素等，而纤维素和木质素可以作为制备微孔生物质碳材料的很好的原材料。专利CN103839699A公开了一种利用甘蔗渣制备超级电容器碳气凝胶的方法。专利CN104576077A公开了一种石墨烯/木质素基活性炭的制备及在超级电容器中应用的方法。专利CN105819416A公开了一种生物基多孔碳的制备及其在在超级电容器中应用的方法。生物质碳材料由于其原料广泛，其表面含有大量的含氧官能团，可以提供额外的赝电容等优点，成为碳材料的重要来源。
发明内容
本发明提供了一种价格低廉、合成工艺简单的基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法，旨在使沼渣得到合理利用的同时，获得结构稳定、高导电性、孔隙发达的高性能电极材料。
为解决技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法，其特在于，包括以下步骤：
(1)收集生物质厌氧干发酵后沼渣，通过去离子水洗涤、酸浸泡或碱浸泡的方法进行预处理，然后在100-105℃烘干10-12h，粉碎过40-100目筛，获得备用沼渣颗粒；
或：收集生物质厌氧干发酵后沼渣，通过去离子水洗涤、酸浸泡或碱浸泡的方法进行预处理，然后在100-105℃烘干10-12h，再加入占烘干后沼渣质量0.1％-2％的铁氧化物，粉碎过40-100目筛，获得备用沼渣颗粒；
(2)将步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于高温管式炉中，在惰性气体保护下，以2-15℃/min的升温速率升温至350-550℃，恒温碳化0.5-2h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)将步骤(2)所得碳化料粉末与活化剂按质量比1:1-4混合，然后加入与碳化料粉末质量体积比为1g:30～150mL的去离子水，超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10-12h，最后放入干燥箱中100℃下干燥2-3h；
所得产物置于高温管式炉中，在惰性气体保护下，以2-15℃/min的升温速率升至650-900℃，恒温活化0.5-2h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于浓酸中，超声浸泡10-30min，然后用80℃去离子水洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10-12h，最后过200-400目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭；
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂和粘结剂按质量比7-9：1-2：1-2混合，滴加适量有机溶剂并超声分散均匀，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于集流体上，90-100℃下真空干燥12-14h，最后通过压片机在10-15MPa下压片10-30s，即制得超级电容器电极片。
其中：
步骤(1)所述生物质可以是玉米秸秆或稻壳等。
步骤(1)中所述酸浸泡是将沼渣加入到质量浓度为0.5％-2％的稀硫酸中浸泡2-5h，然后用去离子水冲洗至中性；所述碱浸泡是沼渣加入到质量浓度为20％-30％的氢氧化钠溶液中浸泡2-5h，然后用去离子水冲洗至中性。
步骤(1)中所述铁氧化物为褐铁矿。
步骤(2)和(3)中所述惰性气体可以为高纯氮气、高纯氩气或二氧化碳，优选为高纯氮气。
步骤(3)中所述活化剂为分析纯氢氧化钾、分析纯氢氧化钠、磷酸或者氯化锌中的至少一种的固体粉末，优选为分析纯氢氧化钾固体粉末。
步骤(4)中所述浓酸为浓硝酸或浓盐酸，优选为浓盐酸；所述浓酸的质量浓度为20％-37.5％。
步骤(5)中：所述导电剂可选为乙炔黑、炭黑或石墨等，优选为乙炔黑；所述粘结剂可选为PVDF或PTFE，优选为PVDF；所述有机溶剂可选为无水乙醇或N-甲基吡咯烷酮，优选为N-甲基毗咯烷酮；所述集流体可选为铜箔、铝箔、泡沫镍或碳纸，优选为泡沫镍。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明利用沼渣制备超级电容器，进而实现沼渣的高值化利用，而且在煅烧的过程中难降解的物质也会被去除，最大限度的发挥了厌氧干发酵技术的生产潜力和环境效益；且所得活性炭结构稳定、孔隙发达，具有较高的比电容和循环稳定性，是一种相对理想的超级电容器电极材料。
2、本发明的操作方法简单可行，反应条件相对温和，节能环保，后处理工艺简单，重复性高。
附图说明
图1为本发明活性炭的制备工艺示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明的方法进行说明，此部分的描述仅是解释性和示范性，所描述的实例仅仅是本发明的一部分实例，而不是全部的实例，而且本发明并不局限于此。
实施例1
本实施例按如下步骤制备超级电容器：
(1)将收集到的生物质厌氧干发酵后沼渣用去离子水洗涤，然后在105℃下烘干10h，粉碎过40目筛，获得备用沼渣颗粒。
(2)取10g步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，恒温碳化0.5h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)取3g步骤(2)所得碳化料粉末和12g的固体粉末KOH并溶于100mL去离子水中，然后超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10h，最后放入干燥箱在100℃下干燥2h；
所得产物置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升至700℃，恒温活化50min，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于质量浓度为37.5％的浓盐酸中，用额定功率为100W的超声机超声浸泡15min，然后用80℃去离子水不断洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10h，最后过200目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭；合成路线图见图1。
经测试，本实施例所得活性炭的比表面积2560m2g-1、总孔体积0.96cm3g-1，孔径分布窄，以中孔和微孔分布为主。
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按质量比8：1：1混合，再加入适量N-甲基吡咯烷酮，并用额定功率为100W的超声机超声45min，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于面积为1cm2的集流体泡沫镍上，在100℃下真空干燥12h，最后通过压片机在12MPa下压片30s，即制得超级电容器电极片。
采用三电极体系，电解液为6M KOH溶液，在电化学工作站CHI660上的本实施例所得超级电容器电极片进行测试。经测试，本实施例所得电极片对应不同扫速下的循环伏安曲线呈类矩形状，表明其是典型碳材料的双电层电容器，其比电容为345Fg-1。进行充放电测试，发现曲线呈对称的三角形，说明发生了双电层的电荷转移反应，在电流密度为1Ag-1时，活性炭材料对应的比电容为208Fg-1。
实施例2
本实施例按如下步骤制备超级电容器：
(1)将收集到的生物质厌氧干发酵后沼渣用质量浓度为0.75％的稀硫酸浸泡并搅匀处理3h，再用去离子水不断洗涤至中性，然后在105℃下烘干10h，粉碎过40目筛，获得备用沼渣颗粒；
(2)取10g步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，恒温碳化0.5h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)取3g步骤(2)所得碳化料粉末和12g的活化剂KOH并溶于100mL去离子水中，然后超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10h，最后放入干燥箱在100℃下干燥2h；
所得产物置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升至700℃，恒温活化50min，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于质量浓度为37.5％的浓盐酸中，用额定功率为100W的超声机超声浸泡15min，然后用80℃去离子水不断洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10h，最后过200目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭。
经测试，本实施例所得活性炭的比表面积3230m2g-1、总孔体积1.5cm3g-1，孔径分布窄，以中孔和微孔分布为主。
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按质量比8：1：1混合，再加入适量N-甲基吡咯烷酮，并用额定功率为100W的超声机超声45min，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于面积为1cm2的集流体泡沫镍上，在100℃下真空干燥12h，最后通过压片机在12MPa下压片30s，即制得超级电容器电极片。
按实施例1相同的方法进行测试。经测试，本实施例所得电极片对应不同扫速下的循环伏安曲线呈类矩形状，表明其是典型碳材料的双电层电容器，其比电容为435Fg-1。进行充放电测试，发现曲线呈对称的三角形，说明发生了双电层的电荷转移反应，在电流密度为1Ag-1时，活性炭材料对应的比电容为306Fg-1。
实施例3
本实施例按如下步骤制备超级电容器：
(1)将收集到的生物质厌氧干发酵后沼渣用质量浓度为20％的氢氧化钠溶液浸泡并搅匀处理3h，再用去离子水不断洗涤至中性，然后在105℃下烘干10h，粉碎过40目筛，获得备用沼渣颗粒。
(2)取10g步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，恒温碳化0.5h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)取3g步骤(2)所得碳化料粉末和12g的KOH固体粉末并溶于100mL去离子水中，然后超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10h，最后放入干燥箱在100℃下干燥2h；
所得产物置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升至700℃，恒温活化50min，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于质量浓度为37.5％的浓盐酸中，用额定功率为100W的超声机超声浸泡15min，然后用80℃去离子水不断洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10h，最后过200目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭。
经测试，本实施例所得活性炭的比表面积2880m2g-1、总孔体积1.2cm3g-1，孔径分布窄，以中孔和微孔分布为主。
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按质量比8：1：1混合，再加入适量N-甲基吡咯烷酮，并用额定功率为100W的超声机超声45min，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于面积为1cm2的集流体泡沫镍上，在100℃下真空干燥12h，最后通过压片机在12MPa下压片30s，即制得超级电容器电极片。
按实施例1相同的方法进行测试。经测试，本实施例所得电极片对应不同扫速下的循环伏安曲线呈类矩形状，表明其是典型碳材料的双电层电容器，其比电容为394Fg-1。进行充放电测试，发现曲线呈对称的三角形，说明发生了双电层的电荷转移反应，在电流密度为1Ag-1时，活性炭材料对应的比电容为235Fg-1。
实施例4
(1)将收集到的生物质厌氧干发酵后沼渣用去离子水洗涤，然后在105℃下烘干10h，再加入占烘干后沼渣质量0.1％的褐铁矿，粉碎过40目筛，获得备用沼渣颗粒。
(2)取10g步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，恒温碳化0.5h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)取3g步骤(2)所得碳化料粉末和12g的固体粉末并溶于100mL去离子水中，然后超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10h，最后放入干燥箱在100℃下干燥2h；
所得产物置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升至700℃，恒温活化50min，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于质量浓度为37.5％的浓盐酸中，用额定功率为100W的超声机超声浸泡15min，然后用80℃去离子水不断洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10h，最后过200目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭。
经测试，本实施例所得活性炭的比表面积2710m2g-1、总孔体积0.99cm3g-1，孔径分布窄，以中孔和微孔分布为主。
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按质量比8：1：1混合，再加入适量N-甲基吡咯烷酮，并用额定功率为100W的超声机超声45min，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于面积为1cm2的集流体泡沫镍上，在100℃下真空干燥12h，最后通过压片机在12MPa下压片30s，即制得超级电容器电极片。
按实施例1相同的方法进行测试。经测试，本实施例所得电极片对应不同扫速下的循环伏安曲线呈类矩形状，表明其是典型碳材料的双电层电容器，其比电容为356Fg-1。进行充放电测试，发现曲线呈对称的三角形，说明发生了双电层的电荷转移反应，在电流密度为1Ag-1时，活性炭材料对应的比电容为217Fg-1。
实施例5
(1)将收集到的生物质厌氧干发酵后沼渣用质量浓度为0.75％的稀硫酸浸泡并搅匀处理3h，再用去离子水不断洗涤至中性，然后在105℃下烘干10h，再加入占烘干后沼渣质量0.1％的褐铁矿，粉碎过40目筛，获得备用沼渣颗粒；
(2)取10g步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，恒温碳化0.5h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)取3g步骤(2)所得碳化料粉末和12g的固体粉末并溶于100mL去离子水中，然后超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10h，最后放入干燥箱在100℃下干燥2h；
所得产物置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升至700℃，恒温活化50min，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于质量浓度为37.5％的浓盐酸中，用额定功率为100W的超声机超声浸泡15min，然后用80℃去离子水不断洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10h，最后过200目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭。
经测试，本实施例所得活性炭的比表面积3400m2g-1、总孔体积1.7cm3g-1，孔径分布窄，以中孔和微孔分布为主。
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按质量比8：1：1混合，再加入适量N-甲基吡咯烷酮，并用额定功率为100W的超声机超声45min，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于面积为1cm2的集流体泡沫镍上，在100℃下真空干燥12h，最后通过压片机在12MPa下压片30s，即制得超级电容器电极片。
按实施例1相同的方法进行测试。经测试，本实施例所得电极片对应不同扫速下的循环伏安曲线呈类矩形状，表明其是典型碳材料的双电层电容器，其比电容为450Fg-1。进行充放电测试，发现曲线呈对称的三角形，说明发生了双电层的电荷转移反应，在电流密度为1Ag-1时，活性炭材料对应的比电容为320Fg-1。
实施例6
(1)将收集到的生物质厌氧干发酵后沼渣用质量浓度为20％的氢氧化钠溶液浸泡并搅匀处理3h，再用去离子水不断洗涤至中性，然后在105℃下烘干10h，再加入占烘干后沼渣质量0.1％的褐铁矿，粉碎过40目筛，获得备用沼渣颗粒。
(2)取10g步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升温至400℃，恒温碳化0.5h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)取3g步骤(2)所得碳化料粉末和12g的固体粉末并溶于100mL去离子水中，然后超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10h，最后放入干燥箱在100℃下干燥2h；
所得产物置于石英舟中并放入高温管式炉中，在惰性气体氮气保护下，以10℃/min的升温速率升至700℃，恒温活化50min，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于质量浓度为37.5％的浓盐酸中，用额定功率为100W的超声机超声浸泡15min，然后用80℃去离子水不断洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10h，最后过200目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭。
经测试，本实施例所得活性炭的比表面积3100m2g-1、总孔体积1.4cm3g-1，孔径分布窄，以中孔和微孔分布为主。
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按质量比8：1：1混合，再加入适量N-甲基吡咯烷酮，并用额定功率为100W的超声机超声45min，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于面积为1cm2的集流体泡沫镍上，在100℃下真空干燥12h，最后通过压片机在12MPa下压片30s，即制得超级电容器电极片。
按实施例1相同的方法进行测试。经测试，本实施例所得电极片对应不同扫速下的循环伏安曲线呈类矩形状，表明其是典型碳材料的双电层电容器，其比电容为400Fg-1。进行充放电测试，发现曲线呈对称的三角形，说明发生了双电层的电荷转移反应，在电流密度为1Ag-1时，活性炭材料对应的比电容为250Fg-1。
Claims (8)
1.一种基于生物质厌氧干发酵后沼渣活性炭制备超级电容器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集生物质厌氧干发酵后沼渣，通过去离子水洗涤、酸浸泡或碱浸泡的方法进行预处理，然后在100-105℃烘干10-12h，粉碎过40-100目筛，获得备用沼渣颗粒；
或：收集生物质厌氧干发酵后沼渣，通过去离子水洗涤、酸浸泡或碱浸泡的方法进行预处理，然后在100-105℃烘干10-12h，再加入占烘干后沼渣质量0.1％-2％的铁氧化物，粉碎过40-100目筛，获得备用沼渣颗粒；
(2)将步骤(1)所得备用沼渣颗粒置于高温管式炉中，在惰性气体保护下，以2-15℃/min的升温速率升温至350-550℃，恒温碳化0.5-2h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，取出并研磨成粉状，获得碳化料粉末；
(3)将步骤(2)所得碳化料粉末与活化剂按质量比1:1-4混合，然后加入与碳化料粉末质量体积比为1g:30～150mL的去离子水，超声分散均匀，再在80℃下水浴加热10-12h，最后放入干燥箱中100℃下干燥2-3h；
所得产物置于高温管式炉中，在惰性气体保护下，以2-15℃/min的升温速率升至650-900℃，恒温活化0.5-2h，然后停止加热，继续在惰性气体保护下冷却至室温，获得活化产物；
(4)将步骤(3)所得活化产物置于浓酸中，超声浸泡10-30min，然后用80℃去离子水洗涤至中性，再将产物置于烘箱中100℃下干燥10-12h，最后过200-400目筛，即获得用作超级电容器电极材料的活性炭；
(5)将步骤(4)所得活性炭与导电剂和粘结剂按质量比7-9：1-2：1-2混合，滴加适量有机溶剂并超声分散均匀，获得涂覆液；用丝网印刷板将所得涂覆液均匀涂于集流体上，90-100℃下真空干燥12-14h，最后通过压片机在10-15MPa下压片10-30s，即制得超级电容器电极片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述生物质为玉米秸秆或稻壳。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述酸浸泡是将沼渣加入到质量浓度为0.5％-2％稀硫酸中浸泡2-5h，然后用去离子水冲洗至中性；所述碱浸泡是将沼渣加入到质量浓度为20％-30％的氢氧化钠溶液中浸泡2-5h，然后用去离子水冲洗至中性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述铁氧化物为褐铁矿。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述惰性气体为高纯氮气、高纯氩气或二氧化碳。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸或者氯化锌中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中所述浓酸为浓硝酸或浓盐酸；所述浓酸的质量浓度为20-37.5％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述导电剂为乙炔黑、炭黑或石墨，所述粘结剂为PVDF或PTFE，所述有机溶剂为无水乙醇或N-甲基吡咯烷酮，所述集流体为铜箔、铝箔、泡沫镍或碳纸。
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