[發明專利]銀碳電極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110615269.0
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113860433B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王文輝;徐東川;李朝林;祝明月
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F103/08
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 黃志云

本申請涉及海水淡化技術領域，提供了一種銀碳電極材料及其制備方法和應用。所述銀碳電極材料包括銀顆粒和碳納米管，且所述銀顆粒負載在所述碳納米管的表面。本申請實施例提供的銀碳電極材料可以改善材料的導電性，提高電極的循環穩定性能，從而賦予銀碳電極材料作為電極材料的海水淡化電池優異的除鹽性能，不僅可以用于淡鹽水脫鹽，也可以用于苦咸水淡化，具有較大的社會效益和廣闊的市場前景。

技術領域

本申請屬于海水淡化技術領域，尤其涉及一種銀碳電極材料及其制備方法，以及銀碳電極材料在海水淡化裝置中的應用。

背景技術

脫鹽電池是一種新型的脫鹽技術，通過輸入電能，在電極表面發生氧化還原反應(法拉第反應)而提取鹽溶液中的鈉離子和氯離子，達到脫鹽淡化之目的。然后再通過放電過程(兩電極短接或反向施加電壓)釋放離子到濃鹽水中，同時回收部分能量。

水資源短缺和水環境的污染是困擾社會可持續發展的重大問題，而海水淡化技術則為解決水資源難題提供了有效的解決方案。在新興的海水淡化技術中，電容去離子技術(CDI)和混合電容去離子技術(HCDI)由于具有環境友好，能耗低等優點，受到人們的廣泛關注。但是，CDI和HCDI受碳材料電極容量低的限制，導致系統的整體除鹽容量低。隨著技術的發展，人們開發了海水淡化電池。海水淡化電池由鈉離子儲存/釋放電極和氯離子儲存/釋放電極組成，依靠海水中鈉離子和氯離子分別與電極材料進行電化學反應實現海水淡化。海水淡化電池具有CDI和HCDI的優點，同時又具有高除鹽容量。因此，海水淡化電池的發展將帶來巨大的經濟效益以及社會效益。但是，氯儲存/釋放電極材料的短缺，限制了海水淡化電池的發展。目前常用的氯離子儲存/釋放電極材料主要是銀和鉍。鉍本身具有毒性，而且電壓范圍寬，在鉍還原即電極再生過程中，動力學緩慢，需要顯著的過電位，導致系統在除鹽過程中能耗較高。銀電極本身成本高，在儲氯過程中會生成導電性差的氯化銀，導致銀電極的循環壽命短。

發明內容

本申請的目的在于提供一種銀碳電極材料及其制備方法，以及銀碳電極材料在海水淡化裝置中的應用，旨在解決現有的Ag電極在儲氯過程中生成導電性差的氯化銀，導致銀電極的循環壽命短的問題。

為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：

本申請第一方面提供一種銀碳電極材料，所述銀碳電極材料包括銀顆粒和碳納米管，且所述銀顆粒負載在所述碳納米管的表面。

優選的，所述銀顆粒的粒徑為100～150nm。

優選的，所述銀碳電極材料由所述銀顆粒和所述碳納米管組成。

本申請第二方面提供一種銀碳電極材料的制備方法，包括如下步驟：

將碳納米管和銀鹽分散在溶劑中，超聲處理，得到混合體系；

在所述混合體系中加入硼氫化鈉水溶液，反應結束后收集沉淀，將得到的沉淀干燥后研磨處理，得到粉體材料；

將所述粉體材料在溫度為200～400℃的條件下退火處理3～8h，制得在碳納米管表面負載銀顆粒的銀碳電極材料。

優選的，所述銀鹽為硝酸銀。

優選的，所述碳納米管和所述銀鹽的質量比為1:2～20。

優選的，所述硼氫化鈉水溶液的濃度為0.5～1.5mol/L。

優選的，所述干燥的溫度為80～160℃，時間為12～16h。

本申請第三方面提供銀碳電極材料在海水淡化裝置中的應用。

優選的，所述應用包括以下步驟：