[發明專利]一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料及其制備方法與在電容脫鹽除氟中的應用

有效

• 申請號: 202110303225.4
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113087093B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 伍艷輝;周楊;王芮;徐濤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C01G45/02;C01B32/00;C02F101/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

1.一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的應用，其特征在于，該錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料作為電極材料，用于電容脫鹽處理水體中的氟離子；

所述的錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的制備方法包括將錳源與氮磷雙摻雜多孔碳材料于溶劑中混合均勻，再經過干燥與晶化過程后，即得到所述的錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料；

其中，所述的氮磷雙摻雜多孔碳材料的制備方法包括以下步驟：

S1，向水中加入植酸與吡咯并超聲分散，形成混合溶液；

S2，將混合溶液與過硫酸銨溶液在冰浴環境中混合并靜置，之后再依次經過洗滌、干燥、碳化過程后，得到碳化產物；

S3，將碳化產物與氫氧化鉀混合研磨，之后再依次經過碳化、洗滌、干燥后，即得到所述的氮磷雙摻雜多孔碳材料；

所述的晶化過程在惰性氣體氛圍中進行，晶化條件包括：升溫速率為5-10℃/min，保溫溫度為300-400 ℃，保溫時間為2-3 h。

2.根據權利要求1所述的一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的應用，其特征在于，所述的錳源包括醋酸錳、碳酸錳或硝酸錳中的至少一種，所述的溶劑包括乙醇或水；所述的錳源與氮磷雙摻雜多孔碳材料的質量比為1:(5-20)。

3.根據權利要求1所述的一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的應用，其特征在于，步驟S1中，所述的植酸以50-70 wt%植酸溶液的形式加入，所述的植酸溶液、吡咯及水的體積比為1:(0.5-1.5):(25-35)；

步驟S2中，所述的過硫酸銨的加入量為(3.0-3.5) g/mL吡咯；

步驟S3中，所述的碳化產物與氫氧化鉀的質量比為1:(2-4)。

4.根據權利要求1所述的一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的應用，其特征在于，步驟S2與步驟S3中，碳化過程均在惰性氣體氛圍中進行，且碳化條件均包括：升溫速率為3-8℃/min，保溫溫度為600-800℃，保溫時間為3-6 h。

5.根據權利要求1所述的一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的應用，其特征在于，所用電容脫鹽電極的制備方法包括：將電極材料、導電劑、粘結劑分散于有機溶劑中并混合均勻，再涂覆于集流材料上，干燥后即得到所述的電容脫鹽電極。

6.根據權利要求5所述的一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的應用，其特征在于，所述的導電劑包括炭黑，所述的粘結劑包括聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，所述的集流材料包括碳紙、石墨片或鈦片，所述的有機溶劑包括N-甲基吡咯烷酮。

7.根據權利要求5所述的一種錳氧化物復合氮磷雙摻多孔碳材料的應用，其特征在于，電容脫鹽過程中，工作電壓為1-2 V。