[發明專利]三維鐵氰化銅復合聚吡咯/聚乙烯醇導電水凝膠材料制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010445744.X
• 申請日: 2020-05-24
• 公開（公告）號: CN111729623B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 馬杰;王英;曹江林;王雷
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;C02F1/469
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種三維鐵氰化銅復合聚吡咯/聚乙烯醇導電水凝膠材料在雜化電容去離子技術中的應用，其特征在于，

制備包括如下步驟：

（1）配置透明聚乙烯醇水溶液，在水浴加熱條件下不斷攪拌；所述聚乙烯醇水溶液中，其濃度為0.06-0.12g/mL；

（2）向所述聚乙烯醇水溶液依次加入吡咯、過硫酸銨得到第一混合溶液；所述吡咯體積為0.5-1.0mL，過硫酸銨的濃度為0.025-0.5g/mL。

（3）在硝酸銅水溶液內加入聚乙烯吡咯烷酮，得到第二混合溶液；所述硝酸銅濃度為7.5-19mg/mL，聚乙烯吡咯烷酮濃度為0.5-2g；

（4）將所述第二混合溶液滴入所述第一混合溶液內，得到第三混合液；

（5）向上述第三混合液中加入鐵氰化鉀溶液，得到鐵氰化銅復合聚乙烯醇及聚吡咯的混合溶液；

（6）將所述鐵氰化銅復合聚乙烯醇及聚吡咯的混合溶液在通過反復液氮冷凍解凍得到普魯士藍類似物復合導電聚合物水凝膠（鐵氰化銅復合聚乙烯醇及聚吡咯）三維導電水凝膠；

步驟（5）中，所屬鐵氰化鉀濃度為6.6-16.5 mg/mL；

步驟（3）和步驟（5）中，所述硝酸銅和鐵氰化鉀摩爾比為2：1；

步驟（6）中，所述液氮冷凍時間為30min-60min，解凍可自然降溫12h或水熱20-30℃降溫30min，反復次數為5-10次；

三維鐵氰化銅復合聚吡咯/聚乙烯醇導電水凝膠材料在雜化電容去離子技術中的應用，包括如下過程：

三維鐵氰化銅復合聚吡咯/聚乙烯醇導電水凝膠材料與活性炭電極的制備：

（1）將三維鐵氰化銅復合聚吡咯/聚乙烯醇導電水凝膠材料以10MPa的壓力直接壓覆在集電極石墨紙的表面，約5min后即可制得電極薄膜；

（2）將活性炭按照質量比為8-10：1：1與PVDF，乙炔黑混合攪拌約6-12小時得到混合均勻的漿液，將漿液涂抹于石墨紙集電極上，真空60℃烘干，即可得到活性炭電極；

為了表征材料的脫鹽性能，將合成的材料組裝入雜化電容去離子裝置中，并進行如下測試：

（3）雜化電容去離子裝置組裝完畢后，將其接入脫鹽流程中，脫鹽流程采用氯化鈉集水池、蠕動泵、雜化電容去離子裝置、電導率儀執行，各器件通過軟管連接；工作時，蠕動泵將氯化鈉鹽水從氯化鈉集水池中以一定的速率輸入通電的雜化電容去離子裝置，吸附后，循環回到氯化鈉集水池測試電導率儀；

（4）反接電壓即可實現脫附的過程，操作與吸附一致。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述蠕動泵循環水流速為15mL/min-50mL/min。

3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：脫鹽性能測試過程中的進水濃度為500mg/L-1500 mg/L。

4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：脫鹽性能測試過程中的循環再生條件為：電壓范圍為-0.8V~0.8V至-1.2V~1.2V；恒流電流密度范圍為10mA/g~100mA/g。

5.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：脫鹽性能測試過程中，當吸附時，三維鐵氰化銅復合聚吡咯/聚乙烯醇導電水凝膠材料接負極吸附鈉離子，活性炭電極接正極吸附氯離子；反接電壓則即可到脫附的目的。