[发明专利]活性炭布/石墨烯复合电极及其制备方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电极制备技术领域，特别涉及一种活性炭布/石墨烯复合电极及其制备方法和装置。

背景技术

随着世界人口的飞速增长和工业经济的迅猛发展，世界性的能源紧缺和水资源短缺已经严重制约经济的进一步发展。面对水资源危机的挑战，人们希望发明一种高效低成本的净水技术。国际上目前常用的脱盐技术有离子交换、闪蒸、反渗透和电渗析，然而闪蒸能耗大，电渗析耗电过多，离子交换和反渗透技术在再生过程中会带来二次污染。CDI技术(CapacitiveDeionization电容去离子)是近年来国际上所兴起的一项新的水处理技术，是利用表面双电层进行电容吸附去除水中电性物质，其中，电极对于脱盐作业的效率起着至关重要的作用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种活性炭布/石墨烯复合电极及其制备方法和装置。

本发明实施例提供一种活性炭布/石墨烯复合电极的制备方法，包括：

将50mg石墨烯和5mg铝盐溶液分散在50ml的乙醇/丙酮混合液中，得到石墨烯/铝盐混合液；

再将所述石墨烯/铝盐混合液置于高速超声波水浴中超声，直至石墨烯和铝盐溶液分散均匀；

将阳极电极和阴极电极垂直的置入混合液中，所述阴极电极为活性炭布；

设置电泳沉积电压为20V，并向所述石墨烯/铝盐混合液通电30分钟，以进行电泳沉积，使所述石墨烯/铝盐混合液中的石墨烯通过Al³⁺离子的带动作用沉积在所述活性炭布的底衬上，得到沉积有石墨烯的活性炭布/石墨烯复合电极。

本发明实施例还提供一种利用上述方法所制成的活性炭布/石墨烯复合电极。

本发明实施例还提供一种电容去离子装置，其可包括上述的活性炭布/石墨烯复合电极。

本发明实施例提供了制备活性炭布/石墨烯复合电极的方法，通过该方法制备的活性炭布/石墨烯复合电极可应用于电容去离子装置，利用石墨烯较大的比表面积和体电导率进行脱盐作业，提高脱盐作业效率。本发明实施例具有制备简易、操作简单、成本低廉的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种活性炭布/石墨烯复合电极结构组成示意图。

图2为本发明实施例提供的一种电容去离子装置结构组成示意图。

图3为本发明实施例提供的石墨烯在活性炭布上电泳沉积的原理示意图。

图4为本发明实施例提供的活性炭布/石墨烯复合电极和活性炭布电极的循环伏安曲线。

图5为NaCl溶液初始电导率为100S/cm，活性炭布/石墨烯复合电极和活性炭布电极的电导率响应曲线。

图6为活性炭布/石墨烯复合电极和活性炭布电极电容去脱盐率的柱形图。

图7为1.2V工作电压下，NaCl溶液初始电导率为500μS/cm，活性炭布/石墨烯复合电极和活性炭布电极的电导率响应曲线。

图8为1.2V工作电压下，NaCl溶液初始电导率为1000μS/cm，活性炭布/石墨烯复合电极和活性炭布电极的电导率响应曲线。

图9为本发明实施例提供的一种活性炭布/石墨烯复合电极的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明是将活性炭布与石墨烯复合，并以此制备电极用于脱盐实验，目的在于提供一种污染小，能耗低的脱盐技术方法。该方法操作简单易行、成本低、脱盐率高。

石墨烯具有较高比表面积、良好的热导性和体征迁移率及特殊的光学透过率等特性，这些特性使得石墨烯被广泛应用于场发射显示器、燃料电池、生物传感器、超级电容及电容去离子等领域。石墨烯的制备方法多种多样，其中氧化法是实现石墨烯规模化生产最有效的手段之一，石墨烯的比表面积和体电导率对电容去离子功效有很大影响，具有提高电容去离子效率的功效，本发明实施例是通过将石墨烯电泳沉积在活性炭布柔性底衬上，以得到可用于电容去离子装置中进行脱盐作业的复合电极。