活性炭基電容去離子薄膜電極的制備、表面改性及性能研究.pdf

1、電容去離子（Capacitive Deionization, CDI)，是一種基于雙電層電容理論的含鹽水淡化技術(shù)。其基本原理是：在電極兩端施加一個低電壓（一般1.2-2.0 V）后，含鹽水溶液中的陽離子、陰離子等其他帶電粒子在電場力和濃度梯度作用下分別向電容器兩極板遷移，最終吸附于電極表面形成雙電層，從而達到脫鹽或凈化的目的。當陰陽電極吸附的陰陽離子達到飽和之后，將直流電壓正負極反向或者將電壓撤去，在陰陽兩電極表面吸附著的陰陽離子將會離

2、開電極表面，重新返回到水溶液當中，此時電極可以回收循環(huán)利用。電極材料的性質(zhì)是決定CDI吸附性能好壞最關(guān)鍵的因素。電極材料的離子可接觸面積大，孔徑分布均勻，導電率、比電容高等性能都將有利于電極材料的電吸附。活性炭由于比表面積非常高，制作成本低等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于電容去離子電極材料中，不過由于其介孔分布少，孔徑分布不均勻等局限性的存在限制了其在CDI領(lǐng)域的進一步發(fā)展。本文從活性炭改性出發(fā)，進一步將其與其他無機或者有機材料復(fù)合，通過輥對輥的薄

3、膜制備工藝，借助于聚四氟乙烯的粘結(jié)作用，制備得到柔性薄膜電極材料，并對其進行CDI測試，取得了良好的去離子效果。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下:
　?。?）在氮氣氣氛下，使用高濃度氫氧化鉀溶液對市售活性炭進行改性，并加入少量市售石墨烯和粘結(jié)劑 PTFE，通過輥對輥的薄膜制備工藝將混合原料輥壓制備薄膜電極材料。利用強堿對活性炭進行刻蝕，可以改善活性炭介孔分布少，孔徑分布不均勻的缺點；在體系中引入二維片狀石墨烯可以改善活性炭顆粒的

4、電性能，提高其電吸附量。實驗測試結(jié)果顯示，薄膜電極材料在流速為30 mL/min，濃度為450 mg/L，體積為150 mL的氯化鈉溶液中除鹽量最高達到10.5 mg/g，比改性前的活性炭電極材料的3 mg/g提高了250%，除鹽效果顯著改善，在 CDI領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。
　?。?）通過原位聚合的方法，在活性炭表面負載導電聚合物聚苯胺，通過改變表面活性劑十二烷基磺酸鈉的濃度來控制聚苯胺的接枝量，制得四種形貌不同的活性炭/聚苯胺