[发明专利]一种CDI用石墨烯海绵结构电极的制备方法

说明书

本发明涉及一种CDI用石墨烯海绵结构电极的制备方法，将碳纳米管与氧化石墨烯溶液混合均匀得到分散液，将分散液喷涂于支撑体表面得到喷涂膜，采用光照法对喷涂膜进行还原膨胀，得到三维海绵结构，将三维海绵结构从支撑体上物理剥离，得到CDI用石墨烯海绵结构电极。本发明的有益效果是：经光照法还原制得的石墨烯与碳纳米管复合三维体系结构，有效地利用p‑p作用，既避免了石墨烯团聚，又保持3D碳电极强度；这种海绵结构为电子提供了良好离子传输通道，提高离子扩散效率；石墨烯海绵结构电极具有高度稳定的电学、力学性质以及丰富的比表面积，使其在CDI技术中展现出特有的优势；不添加粘结剂，吸脱附性能高，稳定性好，寿命长久。

技术领域

本发明属于电容式去离子技术薄膜电极材料的制备领域，涉及一种CDI用石墨烯海绵结构电极的制备方法。

背景技术

电容式去离子技术(CDI)是一种稳定、节能、高效的脱盐技术，在外加电场作用下，水中的离子流过电极之间的间隔通道并被收集固定在碳材料内部的孔道中，形成双电层，这是电容性能量储存的基石，也是盐离子固定并从盐水中选择性提取的机制。当离子进入内部间隙孔道而从水中脱离达到吸附饱和状态后，通过反向加压可使电极得到再生。这一循环过程中，没有新化学物质的介入，是一个粹的物理性质体现，这一特点使得CDI具有较长的使用寿命和较低的后期维护成本。现有技术的CDI电极大多以活性炭为主体，在粘结剂的作用下经涂覆或辊压成型，这类方式获得的电极导电性差，工艺复杂，且以微孔为主要比表面积的活性炭的在溶液中离子迁移率低，吸脱附性能差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种CDI用石墨烯海绵结构电极的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种CDI用石墨烯海绵结构电极的制备方法，将碳纳米管与氧化石墨烯溶液混合均匀得到分散液，将分散液喷涂于支撑体表面得到喷涂膜，采用光照法对喷涂膜进行还原膨胀，得到三维海绵结构，将三维海绵结构从支撑体上物理剥离，得到CDI用石墨烯海绵结构电极。

进一步地，氧化石墨烯溶液是由石墨粉经hummers氧化还原法制得氧化石墨烯凝胶后加水稀释得到，氧化石墨烯溶液的浓度为2～100mg/ml。

进一步地，分散液中氧化石墨烯溶质与碳纳米管的质量比为100：1～5：1。

进一步地，分散液放入细胞粉碎仪中分散，分散时间为20～120min。

进一步地，支撑体为100～3000目的商用砂纸。

进一步地，喷涂次数为2～8次，喷涂膜厚度为10～500μm。

进一步地，光照法为近红外光谱照射，光照时间为0.5～18h，近红外光的功率为50～500W。

进一步地，CDI用石墨烯海绵结构电极的方阻为1～80Ω/□。

本发明的有益效果是：经光照法还原制得的石墨烯与碳纳米管复合三维体系结构，有效地利用p-p作用，既避免了石墨烯团聚，又保持3D碳电极强度；同时这种海绵结构为电子提供了良好离子传输通道，提高了离子扩散效率；其次，石墨烯海绵结构电极具有高度稳定的电学、力学性质以及丰富的比表面积，使其在CDI技术中展现出特有的优势；最后，以氧化石墨烯溶液与碳纳米管为原料喷涂出的电极膜片，不添加粘结剂，氧化石墨烯经过光照还原法得到石墨烯，保障了电极良好的导电性能与合适的微观孔道结构，吸脱附性能高，稳定性好，寿命长久。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是实施例3中电极膜片的CDI吸脱附性能图。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1