[發(fā)明專利]親水性多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的制備方法及電極

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811284196.6
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN109300709B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈敏;王秋澤;朱鵬飛;翟夏哲;陳亞云
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇美淼環(huán)保科技有限公司;常州蘇南水環(huán)境研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01G11/86
• 分類號(hào): H01G11/86;H01G11/26;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/46
• 代理公司: 常州市權(quán)航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 袁興隆

本發(fā)明屬于電極材料領(lǐng)域，具體涉及一種親水性多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的制備方法，包括：制備石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料；通過石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料制備石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極；以及提高石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的親水性。本制備方法制備的石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極具有高比表面積，優(yōu)良的導(dǎo)電性和良好的親水性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極材料領(lǐng)域，具體涉及一種親水性多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的制備方法及電極。

背景技術(shù)

電容式去離子技術(shù)（capacitive deionization, CDI）是一種新興的綠色低能耗水凈化技術(shù)。氧化石墨烯作為石墨烯的一種衍生物，與碳納米管相似，由于層間相互吸引，經(jīng)過氧化還原后的石墨烯單體傾向于二次堆垛形成團(tuán)聚。一方面，石墨烯單體與鐵酸鋅前驅(qū)體的原位水熱過程很好的抑制了上述現(xiàn)象；另一方面，氧化石墨烯也在此過程中通過熱還原形成還原氧化石墨烯，同時(shí)在雙電層體系中引入了贗電容，增大了電極的比電容性能。

但此制備過程去除了很多的親水官能團(tuán)，而降低了電極的理論吸/脫附性能。

因此，為了解決上述技術(shù)問題，需要提供一種親水性石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種親水性多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的制備方法及電極。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電極制備方法，包括：制備石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料；通過石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料制備石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極；以及提高石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的親水性。

進(jìn)一步，制備石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料的方法包括：將硫酸鋅/硫酸亞鐵混合液與氧化石墨烯草酸溶液混合后高溫反應(yīng)；再將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾、洗滌并干燥，以得到所述石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料。具體的，所述抽濾、洗滌的次數(shù)為5~10次，以至洗滌液pH呈中性；以及干燥溫度為100℃。

可選的，所述制備氧化石墨烯草酸溶液的方法包括；先將草酸加入適量水（純凈水或去離子水）中超聲2h，待分散均勻后再加入氧化石墨烯，繼續(xù)超聲1~6h，以使氧化石墨烯草酸溶液均勻化。

可選的，所述制備硫酸鋅/硫酸亞鐵混合液的方法包括；將硫酸鋅和硫酸亞鐵混合后加入適量去離子水中，超聲2h，以使硫酸鋅/硫酸亞鐵混合液均勻化。

可選的，所述硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸、氧化石墨烯按摩爾份數(shù)的組成比例為1:2:2~5:5~30。所述硫酸鋅、硫酸亞鐵的分量以高溫反應(yīng)的需求量為準(zhǔn)，只要滿足完全還原氧化石墨烯即可。

可選的，可以將硫酸鋅/硫酸亞鐵混合液與氧化石墨烯草酸溶液混合在水熱釜中，并在烘箱中進(jìn)行高溫反應(yīng)；以及所述高溫反應(yīng)的溫度為120~250℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。這種高溫反應(yīng)也叫原位生長水熱法，生成石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料，不僅保留了材料的本征特性，可以使石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極具有較高的比表面積，還可以在雙電層體系中引入了贗電容，增大了石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極的比電容性能。

進(jìn)一步，通過石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料制備電極的方法包括：將石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料制備成電極漿料，再將電極漿料刮涂在石墨紙上，待烘干后獲得所述石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極；其中所述電極漿料通過石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料、聚偏氟乙烯加入氮，氮-二甲基乙酰胺溶劑中，共混制得；所述石墨烯/鐵酸鋅復(fù)合材料、聚偏氟乙烯按質(zhì)量比為85~90：10~15，以及所述氮，氮-二甲基乙酰胺溶劑可以為30-40ml。具體的，所述石墨烯/鐵酸鋅多層結(jié)構(gòu)電容式去離子電極適于在電極漿料攪拌均勻后刮涂于石墨紙上，以干燥形成。一般情況下，刮涂厚度為10~30μm，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間為30min，但干燥程度也跟周圍環(huán)境和刮涂層厚度有關(guān)。