一种石墨烯基电容式吸附电极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯基电容式吸附电极材料的制备方法，它包括以下步骤：将氧化石墨烯分散在溶剂中，得到氧化石墨烯分散液；然后将氧化石墨烯分散液均匀涂覆在碳布上；再将所得复合物干燥；最后利用水合肼将氧化石墨烯还原成石墨烯，得到石墨烯基电容式吸附电极材料。本发明专利技术提供的石墨烯基电容式吸附电极材料制备方法简单，可批量生产，且所得电极材料导电性好、比电容高，能够广泛用于电容式吸附装置中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电容式去离子
，具体涉及一种石墨烯基电容式吸附电极材料的制备方法。
技术介绍
电容去离子又称电吸附，具有脱盐效率高、低能耗、环境友好等优点，是近年来日益广受关注的新型脱盐技术。伴随着世界人口和全球工业化进程的快速增长，能源和环境问题日益突出，特别是全球范围的淡水资源危机已刻不容缓。传统的脱盐技术如反渗透、电渗析和离子交换技术，其本身有不可忽视的高能耗及低效率等问题，已不能满足人类集约型社会发展的要求。电容式吸附技术的出现弥补了传统脱盐技术的缺陷，使低能耗、高效率的脱盐技术有了实现的可能性。因此，深入开展电容式吸附电极材料的制备基础和实际应用研究，不但具有重要的科学价值，更重要的是在人类社会发展中有着可预见的广阔前景和现实意义。电容式吸附电极材料须满足以下几个重要前提才能表现出好的吸附效果：1.导电性好，2.比表面积大，3.亲水性好。有关电容式吸附电极材料已有大量研究工作报道。石墨烯是一种新型的、由单层碳原子构成的二维片状纳米材料，它具有超大的比表面积（2,630m2/g），和超低电阻率10-6Ω·m，比铜和银更低，是目前已知电阻率最小的材料；此外，石墨烯的拉伸强度高达130GPa，杨氏模量达1TPa，为将其制备成宏观电极材料提供了基础。氧化石墨烯是利用强氧化剂对天然鳞片石墨进行插层剥离得到的石墨烯衍生物，与石墨烯相比，其表面具有大量的含氧官能团，大大增加了其亲水性。石墨烯的多重优点使得其非常适用于制备电容式电极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对石墨烯超大比表面积、超低电阻率和亲水性可控等优异性能，将其引入到电容式去离子领域，提供了一种石墨烯基电容式吸附电极材料的制备方法。所述的这种制备方法要解决现有技术中难以获取高吸附量电极材料的技术问题。本专利技术的技术解决方案是它包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯均匀分散在水、甲醇、乙醇或其中两者混合液中，制备出5~50mg/mL的氧化石墨烯均一分散液；（2）将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，20-100℃干燥1~720分钟后得到自支撑的碳布-氧化石墨烯复合物；（3）将碳布-氧化石墨烯复合物在水合肼中还原，还原温度为60~120℃；还原时间为1~720分钟；最终得到导电多孔的电容式吸附电极材料。本专利技术的优点是：提供了一种电容吸附电极材料的制备方法，将具有超大比表面和良好导电性的石墨烯应用于电容去离子技术中，简便制备出性能良好的电极材料，在水处理领域具有广泛的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。实施例1：（1）将1g氧化石墨烯分散在200mL乙醇中，制备出5mg/mL的氧化石墨烯分散液；（2）将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，20℃干燥720分钟后得到自支撑的碳布-氧化石墨烯复合物；（3）将碳布-氧化石墨烯复合物在水合肼中还原，还原温度为60℃,还原时间为720分钟，最终得到电阻为0.1Ω∕□，比表面积为400m2/g，比电容为100F/g的电容式吸附电极材料。实施例2：（1）将10g氧化石墨烯分散在200mL水中，制备出50mg/mL的氧化石墨烯分散液；（2）将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，100℃干燥1分钟后得到自支撑的碳布-氧化石墨烯复合物；（3）将碳布-氧化石墨烯复合物在水合肼中还原，还原温度为120℃,还原时间为1分钟，最终得到电阻为100Ω∕□，比表面积为1500m2/g，比电容为400F/g的电容式吸附电极材料。实施例3：（1）将5g氧化石墨烯分散在250mL甲醇中，制备出20mg/mL的氧化石墨烯分散液；（2）将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，60℃干燥300分钟后得到自支撑的碳布-氧化石墨烯复合物；（3）将碳布-氧化石墨烯复合物在水合肼中还原，还原温度为90℃,还原时间为300分钟，最终得到电阻为1Ω∕□，比表面积为1000m2/g，比电容为300F/g的电容式吸附电极材料。实施例4：（1）将8g氧化石墨烯分散在100mL乙醇和100mL水的混合溶剂中，制备出40mg/mL的氧化石墨烯分散液；（2）将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，70℃干燥200分钟后得到自支撑的碳布-氧化石墨烯复合物；（3）将碳布-氧化石墨烯复合物在水合肼中还原，还原温度为80℃,还原时间为500分钟，最终得到电阻为3Ω∕□，比表面积为1200m2/g，比电容为200F/g的电容式吸附电极材料。实施例5：（1）将20g氧化石墨烯分散在500mL水和500mL甲醇的混合溶剂中，制备出20mg/mL的氧化石墨烯分散液；（2）将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，60℃干燥720分钟后得到自支撑的碳布-氧化石墨烯复合物；（3）将碳布-氧化石墨烯复合物在水合肼中还原，还原温度为80℃,还原时间为720分钟，最终得到电阻为0.1Ω∕□，比表面积为1500m2/g，比电容为400F/g的电容式吸附电极材料。实施例6：（1）将1g氧化石墨烯分散在50mL甲醇和50mL乙醇的混合溶剂中，制备出10mg/mL的氧化石墨烯分散液；（2）将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，20℃干燥720分钟后得到自支撑的碳布-氧化石墨烯复合物；（3）将碳布-氧化石墨烯复合物在水合肼中还原，还原温度为60℃,还原时间为720分钟，最终得到电阻为0.1Ω∕□，比表面积为400m2/g，比电容为100F/g的电容式吸附电极材料。附图说明：图1碳布负载石墨烯电极材料宏观照片图2碳布负载石墨烯电极材料的扫描电子显微镜图图3碳布负载石墨烯电极的循环伏安曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯基电容式吸附电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法为将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，干燥后将氧化石墨烯还原得到电容式吸附电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基电容式吸附电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法为将氧化石墨烯分散液涂覆在碳布上，干燥后将氧化石墨烯还原得到电容式吸附电极材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液由氧化石墨烯粉体分散在溶剂中得到。3.如权利要求1和2所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括水、甲醇、乙醇及其中两者混合液；所述氧化石墨烯分散液的浓度为5~50mg/mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宝平，胡晓珍，王秋泽，王小周，
申请(专利权)人：常州博碳环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32