新型氯离子去除材料Ti制造技术

新型氯离子去除材料Ti

【技术实现步骤摘要】
新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl及制备方法和应用
本专利技术属于环境材料合成
，具体涉及一种新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl的制备方法及应用。
技术介绍
目前，随着人口的稳步增长以及工农业的快速发展，淡水资源的获取成为需要解决的重大课题。全球98％的水资源都是咸水，因此，海水淡化被认为是解决淡水短缺的一个重要方法。目前，传统的两大类脱盐技术包括膜技术(反渗透、电渗析等)和基于热的策略(蒸馏、多级闪蒸等)，它们均存在不同程度的过度能量消耗、高成本、结垢以及二次污染等。电容去离子技术(CDI)作为一种电驱动的海水淡化技术，具有低碳排放、能耗低、规模可调以及操作简便等特点，展现了其独特的优势，尤其在淡化低至中等盐度的咸水时。在海水淡化过程中，对C1-的去除至关重要，因为C1-的去除可以降低海水总盐度的55％。目前研究的脱氯电极主要有氧化还原聚合物、导电聚合物、MXene、Ag等，这些材料存在稳定性差、脱盐容量低、脱盐速率慢、价格昂贵等问题。因而，亟需开发展一种脱盐容量高、脱盐速率快和循环性能好的新型氯离子去除电极。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的首要目的是提供一种新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl的制备方法。本专利技术的第二个目的是保护上述制备方法获得的新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl。本专利技术的第三个目的是保护上述新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl的用途。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl的制备方法，其包括如下步骤：(1)称量LiF加入到盐酸溶液中，搅拌一定时间，得到第一混合溶液；(2)在所述第一混合溶液中加入Ti3AlC2，水浴加热，得到第二混合溶液；(3)在所述得到的第二混合溶液离心分离、加水超声，重复几次，得到Ti3C2Tx固体；(4)将上述Ti3C2Tx固体分散到无水乙醇中，超声剥离，离心，收集下层沉淀物；(5)将上述收集得到的下层沉淀物加入到去离子水中，摇匀，超声，离心分离，收取上清液即为Ti3C2Tx少层分散液，得到第三混合液；(6)根据第三混合溶液Ti3C2Tx的浓度，配制特定浓度、特定体积的少片层Ti3C2Tx溶液，为第四混合溶液；(7)称取Bi(NO3)3·5H2O固体溶解在硝酸水溶液中，超声至完全溶解，得到第五混合溶液；(8)称取NaC1固体溶解在去离子水中，然后将NaCl溶液加入到壳聚糖水溶液中，得到第六混合溶液；(9)在搅拌的条件下，将所述第五混合溶液逐滴滴加到第六混合溶液中，得到第七混合溶液；(10)将第七混合溶液转移至聚四氟内衬的高压反应釜内，在一定温度下加热一定时间，得到第八混合溶液；(11)待反应釜冷却至室温后，将上述得到的第八混合溶液过滤，用乙醇和去离子水清洗几次，在一定温度下干燥即可得到BiOCl粉末；(12)将上述得到的BiOCl粉末分散在PDDA(聚二烯丙基二甲基氯化铵)水溶液中，超声分散一定时间，得到第九混合溶液；(13)在搅拌条件下，将第四混合溶液逐滴滴加到第九混合溶液中，探针超声一定时间，得到第十混合溶液；(14)将上述第十混合溶液过滤，烘干后即可得到Ti3C2Tx/BiOCl复合材料。优选地，步骤(1)中，所述LiF的加入量为2g，盐酸溶液浓度、体积为9M、40mL，搅拌时间是30min。优选地，步骤(2)中，Ti3AlC2的加入量为2g，水浴加热的温度为35℃，加热时间是24h，搅拌的转速为400rpm。优选地，步骤(3)中，将第二混合溶液用4个50mL的离心管分装，超声时间为10分钟，离心的转速和时间分别是3500rpm和10分钟，重复的截止条件是溶液的pH大于5。优选地，步骤(4)中，每个离心管加入的无水乙醇的体积是40mL，超声时间为1小时，离心分离的转速和时间分别是10000rpm和10分钟。优选地，步骤(5)中，每个离心管中加入的去离子水的体积是20mL，超声时间为20分钟，离心分离转速和时间是3500rpm和3分钟。优选地，步骤(6)中，配制的特定的少片层Ti3C2Tx溶液的浓度是0.5mg/mL，根据所需要的负载量添加相应的体积。优选地，步骤(7)中，称取Bi(NO3)3·5H2O固体的质量为5mmol，硝酸水溶液是量取1mL硝酸加入到19mL去离子水中。优选地，步骤(8)中，称取NaCl固体的质量是5mmol，量取的去离子水体积是5mL，壳聚糖水溶液的浓度和体积是10g/L、40mL。优选地，步骤(10)中，聚四氟乙烯内衬的容积是100mL，加热温度是180℃，加热时间为6小时。优选地，步骤(11)中，干燥温度为60℃，干燥时间是12小时。优选地，步骤(12)中，PDDA水溶液的浓度0.01wt％，BiOCl-PDDA分散液的浓度为0.5mg/mL，根据所称量的BiOCl的质量来量取相应体积的PDDA溶液，超声分散的时间为2个小时。优选地，步骤(13)中，探针超声的时间是10分钟，每超声8秒，停2秒。优选地，步骤(14)中，过滤所用的滤膜是孔径为0.45μm的水系滤膜，干燥温度是60℃，干燥时间为12h。<新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl>一种新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl由上述制备方法得到。<新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl的用途>一种上述的新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl作为电容去离子的阳极，在脱盐中的使用。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：第一、以C1-和Bi的转换反应生成BiOCl进行脱氯，可以发挥BiOCl的转化效应，实现较高的脱盐容量，同时BiOCl价格低廉，有利于大规模推广使用。第二、以Ti3C2Tx作为修饰BiOC1的功能材料，可以有效地发挥其二维片层结构的优势，均匀分散BiOCl颗粒，提高BiOCl的导电性，缓解BiOCl的体相膨胀，同时有利于氯离子扩散。此外，Ti3C2Tx的赝电容的特性使其可以通过插层来储存氯离子，从而增加了氯离子脱除容量和速率。第三、利用Ti3C2Tx来修饰BiOC1，可以实现高容量、高速率和高循环性的脱盐性能，Ti3C2Tx与BiOCl之间通过静电自组装来实现复合，有利于进行规模化制备。此外，本专利技术的制备方法中设备简单，工艺简单易行，可以连续化操作，从而适于大规模生产。附图说明图1为实施例1新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl中BiOCl粉末的XRD图。图2为实施例1新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl中BiOCl粉末的SEM图。图3为实施例1新型氯离子去除材料10wt％Ti3C2Tx/BiOCl粉末的SEM图。图4为实施例1新型氯离子去除材料10wt％Ti3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型氯离子去除材料Ti

【技术特征摘要】
1.一种新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl的制备方法，其包括如下步骤：
(1)称量LiF加入到盐酸溶液中，搅拌一定时间，得到第一混合溶液；
(2)在所述第一混合溶液中加入Ti3AlC2，水浴加热，得到第二混合溶液；
(3)在所述得到的第二混合溶液离心分离、加水超声，重复几次，得到Ti3C2Tx固体；
(4)将上述Ti3C2Tx固体分散到无水乙醇中，超声剥离，离心，收集下层沉淀物；
(5)将上述收集得到的下层沉淀物加入到去离子水中，摇匀，超声，离心分离，收取上清液即为Ti3C2Tx少层分散液，得到第三混合液；
(6)根据第三混合溶液Ti3C2Tx的浓度，配制特定浓度、特定体积的少片层Ti3C2Tx溶液，为第四混合溶液；
(7)称取Bi(NO3)3·5H2O固体溶解在硝酸水溶液中，超声至完全溶解，得到第五混合溶液；
(8)称取NaCl固体溶解在去离子水中，然后将NaCl溶液加入到壳聚糖水溶液中，得到第六混合溶液；
(9)在搅拌的条件下，将所述第五混合溶液逐滴滴加到第六混合溶液中，得到第七混合溶液；
(10)将第七混合溶液转移至聚四氟内衬的高压反应釜内，在一定温度下加热一定时间，得到第八混合溶液；
(11)待反应釜冷却至室温后，将上述得到的第八混合溶液过滤，用乙醇和去离子水清洗几次，在一定温度下干燥即可得到BiOCl粉末；
(12)将上述得到的BiOCl粉末分散在PDDA(聚二烯丙基二甲基氯化铵)水溶液中，超声分散一定时间，得到第九混合溶液；
(13)在搅拌条件下，将第四混合溶液逐滴滴加到第九混合溶液中，探针超声一定时间，得到第十混合溶液；
(14)将上述第十混合溶液过滤，烘干后即可得到Ti3C2Tx/BiOCl复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种新型氯离子去除材料Ti3C2Tx/BiOCl的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述LiF的加入量为2g，盐酸溶液浓度、体积为9M、40mL，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，梁明星，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31