[发明专利]一种硫化铜电极材料的制备方法及在污水提铜中的应用

说明书

本发明公开了一种硫化铜电极材料的制备方法，具体步骤如下：步骤(1)：将三水硝酸铜和硫脲在溶剂中搅拌溶解，得到混合物A；步骤(2)：向混合物A中加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得到混合物B；步骤(3)：混合物B放入烘箱中，升温至100‑180℃，反应10‑18h，得到硫化铜粗产物；本发明的硫化铜电极材料应用范围广，将其用于含铜废水的处理的同时铜的提取，硫化铜作为一种法拉第材料，相对于碳材料，在含铜废水处理过程中，表现出高吸附量，快吸附速率和强选择性等优势，能够克服水体中各种盐离子和其他种类的重金属的干扰，从水体中选择性提取铜离子。

技术领域

本发明属于电容去离子技术领域，具体涉及一种硫化铜电极材料的制备方法及在污水提铜中的应用。

背景技术

铜是现代工业与社会发展中与人有着十分密切联系的有色金属材料，被广泛应用于电气、机械制造、建筑和国防工业等领域，但同时铜在某些形式和浓度下具有一定的生物毒性。随着工业化进程不断推进，大量含铜、金等具有经济价值的重金属离子的废水被排入环境中，其中，工业电镀冲洗废水是废水排放的主要部分，也是污染的主要来源。同时，根据国家地表水环境质量标准，淡水中的铜离子浓度要求小于1ppm。重金属废水的排出不仅严重威胁了环境安全和人体健康，而且造成了巨大的重金属资源浪费，与绿色发展理念相违背。因此，铜的污染去除和铜资源回收对可持续生产至关重要。

近年来，人们开发了多种有效的去除水中铜离子的方法，如吸附法、化学沉淀法、离子交换法和膜分离法。但上述方法存在低浓度去除能力差、易产生二次污染、残留药剂处理困难、能耗高、离子交换容量有限、吸附效率低，膜易污染等局限。电容去离子是一种基于电容原理的新兴水处理技术，具有能耗低，无二次污染等优点。一个典型的电容去离子模块由两个对立放置的电极组成，在两电极间施加一个电压，当溶液流过两电极间的通道时，溶液中的离子会被吸附到电极上，达到吸附平衡后，可以通过短接或者反接电压对电极进行再生。电容去离子技术的核心是其电极材料，面对实际应用环境，电极材料应具备导电性，强选择性，高效吸附速率，高吸附容量等优点。此外考虑工业运用，电极材料还须满足制备简单，来源广泛，可重复利用等条件。被用于电容去离子技术的电极材料主要分为两类，一是如活性炭、石墨烯、碳纳米管、介孔碳、活性炭纤维等一类的碳材料，其具有强导电性，高比表面积的特性。第二种是基于法拉第反应存储离子的法拉第材料，通过材料与离子间的法拉第反应(即插层反应，或转化反应及氧化还原反应)达到吸附离子的目的。目前，研究较多的法拉第材料有二氧化锰(MnO2)、钠锰氧化物(NMO)、普鲁士蓝类化合物(PBAs)和二硫化钼(MoS2)和过渡金属的氮化物或碳化物(Mxene)等。对比碳材料，法拉第材料具有更高的离子吸附量且对特定离子具有选择性。近年来，过渡金属硫化物基法拉第材料，如二硫化钼、硫化锌、二硫化钛和硫化亚铁等，作为电容去离子技术和储能应用的极具前景的材料，引起了人们的广泛关注。硫化铜是一种重要的过渡金属硫化合物，由于其高导电性和高电容，在储能方面如钠和锂离子电池、超级电容器方面有着很大的应用前景，此外，硫化铜同时兼具价格低廉，材料丰富的优势

但上述去除水中铜离子的方法存在低浓度去除能力差、易产生二次污染、残留药剂处理困难、能耗高、离子交换容量有限、吸附效率低，膜易污染等局限的问题，为此我们提出一种硫化铜电极材料的制备方法及在电容去离子中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化铜电极材料的制备方法及在电容去离子中的应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硫化铜电极材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤(1)：将三水硝酸铜和硫脲在溶剂中搅拌溶解，得到混合物A；

步骤(2)：向混合物A中加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀，得到混合物B；

步骤(3)：混合物B放入烘箱中，升温至100-180℃，反应10-18h，得到硫化铜粗产物；