一种电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109809537A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910191455.9(22)申请日2019.03.14(71)申请人河北省科学院能源研究所地址050000河北省石家庄市桥西区友谊南大街46号(72)发明人许跃龙刘振法张利辉任斌翟作昭王莎莎(74)专利代理机构石家庄德皓专利代理事务所(普通合伙)13129代理人刘磊娜(51)Int.Cl.C02F1/469(2006.01)B01J13/00(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称一种电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片及其制备方法，通过制备碳气凝胶，并将所制备的碳气凝胶作为活性材料，涂覆于泡沫镍上，并在外部支撑网状多孔聚四氟乙烯支撑板制备得到电极片，可以有效提高除盐效率，延长了使用寿命，除盐率达到90%以上。CN109809537ACN109809537A权利要求书1/2页1.一种电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片，其特征在于，其通过以下步骤制备：步骤一：碳气凝胶的制备（1）有机湿凝胶制备：多羟基苯酚与甲醛按照物质的量之比为1:2混合，加入去离子水配制成质量分数为35～40%的反应液，加入抗坏血酸和碳酸钠，将反应液混合均匀后密封，保温40～50℃充分反应1～2天，制得湿凝胶；所述抗坏血酸与多羟基苯酚的摩尔比为1:5～20；所述碳酸钠与多羟基苯酚的摩尔比为1:400～600；（2）溶剂置换：将步骤（1）制备的湿凝胶浸泡于有机溶剂中进行溶剂置换，每隔24小时更换一次有机溶剂，期间更换3～5次；（3）常压干燥：在常温常压下，待有机溶剂自然挥发完全后，即制得干燥的有机气凝胶；（4）高温炭化：将步骤（3）制备的干燥的有机气凝胶在抽真空条件下炭化，在炭化过程中以15～40mL/min的速率不断通入惰性保护气，先从室温以1.2～1.8℃/min的速率升温至280～320℃，然后以2～2.2℃/min速率升温到880～920℃后保持3～5个小时，再缓慢降至室温，即制得黑色的碳气凝胶；步骤二：电极片的制备（1）将步骤一制得的碳气凝胶分别粉碎成过100目粉末和200目粉末，所述100目粉末与200目粉末的重量份数比为1:1~1.3，然后与聚四氟乙烯混合，碳气凝胶和聚四氟乙烯的质量比为95:5，向得到的混合物中加入去离子水，使得碳气凝胶质量分数为5～10%，搅拌4h后，在105℃干燥12h，得到粘状固体；（2）将得到的粘状固体均匀涂抹在泡沫镍上，用双层泡沫镍包覆该材料，压扎成片状材料，然后将泡沫镍粘贴在多孔网状惰性聚四氟乙烯板上，制得碳气凝胶除盐电极片。2.一种如权利要求1所述的电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片的制备方法，其特征在于，具体如下：步骤一：碳气凝胶的制备（1）有机湿凝胶制备：多羟基苯酚与甲醛按照物质的量之比为1:2混合，加入去离子水配制成质量分数为35～40%的反应液，加入抗坏血酸和碳酸钠，将反应液混合均匀后密封，保温40～50℃充分反应1～2天，制得湿凝胶；所述抗坏血酸与多羟基苯酚的摩尔比为1:5～20；所述碳酸钠与多羟基苯酚的摩尔比为1:400～600；（2）溶剂置换：将步骤（1）制备的湿凝胶浸泡于有机溶剂中进行溶剂置换，每隔24小时更换一次有机溶剂，期间更换3～5次；（3）常压干燥：在常温常压下，待有机溶剂自然挥发完全后，即制得干燥的有机气凝胶；（4）高温炭化：将步骤（3）制备的干燥的有机气凝胶在抽真空条件下炭化，在炭化过程中以15～40mL/min的速率不断通入惰性保护气，先从室温以1.2～1.8℃/min的速率升温至280～320℃，然后以2～2.2℃/min速率升温到880～920℃后保持3～5个小时，再缓慢降至室温，即制得黑色的碳气凝胶；步骤二：电极片的制备（1）将步骤一制得的碳气凝胶分别粉碎成过100目粉末和200目粉末，所述100目粉末与200目粉末的重量份数比为1:1~3，然后与聚四氟乙烯混合，碳气凝胶和聚四氟乙烯的质量2CN109809537A权利要求书2/2页比为95:5，向得到的混合物中加入去离子水，使得碳气凝胶质量分数为5～10%，搅拌4h后，在105℃干燥12h，得到粘状固体；（2）将得到的粘状固体均匀涂抹在泡沫镍上，用双层泡沫镍包覆该材料，压扎成片状材料，然后将泡沫镍粘贴在多孔网状惰性聚四氟乙烯板上，制得碳气凝胶除盐电极片。3.根据权利要求2所述的一种电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片的制备方法，其特征在于，所述步骤一（1）中的多羟基苯为摩尔比为7:1的间苯二酚与间苯三酚的混合物根据权利要求2所述的一种电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片的制备方法，其特征在于，所述步骤二（1）中的聚四氟乙