电极材料及其制备方法、用于电容去离子化的电极、应用.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CN112062230A(43)申请公布日2020.12.11(21)申请号202010815411.1(22)申请日2020.08.14(71)申请人重庆文理学院地址402160重庆市永川区红河大道319号(72)发明人杨强斌敬玉娟安继斌(74)专利代理机构北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙)11531代理人张利(51)Int.Cl.C02F1/469(2006.01)C02F1/461(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图3页(54)发明名称电极材料及其制备方法、用于电容去离子化的电极、应用(57)摘要本发明涉及材料领域，具体公开了一种电极材料及其制备方法、用于电容去离子化的电极、应用，电极材料包括以下的原料：MXene材料、碳纤维基质、六水合氯化铁、硫酸钠。本发明提供的电极材料的结构的最外层是MXene层，具有良好的导电性和亲水性，而碳纤维基质层、MXene层以及金属氧化物层都具有储存离子的性能，同时空腔层结构极大地增加了电极材料储存离子的容量，解决了现有的用于电容去离子化的电极，存在无法同时具有大容量的储存离子能力、良好导电性以及亲水性的问题。而提供的制备方法可行性高，可以为CDI技术提供高效的电极材料，具有广阔的市场前景。CN112062230ACN112062230A权利要求书1/1页1.一种电极材料，其特征在于，所述电极材料包括以下的原料：MXene材料、碳纤维基质、六水合氯化铁、硫酸钠；其中，所述六水合氯化铁与硫酸钠的摩尔比是3-5:2-4。2.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述六水合氯化铁与硫酸钠的摩尔比是3.5-4.5:2.5-3.5。3.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述电极材料的结构包括碳纤维基质层以及生长在所述碳纤维基质层表面的金属氧化物层，所述金属氧化物层外部包覆有MXene层，所述金属氧化物层、碳纤维基质层以及MXene层之间具有是空腔结构的空腔层，所述金属氧化物层是由六水合氯化铁与硫酸钠反应得到的三氧化二铁纳米棒构成。4.根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述MXene材料选自过渡金属碳化物、过渡金属氮化物或过渡金属碳氮化物中的任意一种。5.根据权利要求4所述的电极材料，其特征在于，所述MXene材料是碳化钛，具体的结构式是Ti2CTx，其中，Ti表示钛，C表示碳，Tx中的T为O、F或OH官能团，x不小于0。6.根据权利要求5所述的电极材料，其特征在于，所述MXene材料的制备方法是在氢氟酸中加入Ti3AlC2混合均匀，离心，洗涤至pH大于5，然后在50-70℃下干燥，再加水超声分散，离心，取沉淀物烘干，得到所述MXene材料。7.一种如权利要求1-6任一所述的电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按比例称取六水合氯化铁与硫酸钠加水溶解混合均匀，得到羟基氧化铁前驱体；2）将碳纤维基质浸入至所述羟基氧化铁前驱体中，搅拌后共同在密封条件下于100-140℃加热反应6-10h，冷却，在保护气氛下于400-500℃进行洗涤、干燥、退火，得到负载料；3）将MXene材料超声分散于水中，形成均匀的MXene溶液，然后将负载料浸入MXene溶液中，再在70-90℃进行干燥，得到所述电极材料。8.一种采用权利要求7所述的电极材料的制备方法制备得到的电极材料。9.一种用于电容去离子化的电极，其特征在于，部分或全部包含如权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的电极材料。10.一种如权利要求9所述的用于电容去离子化的电极在家庭用水软化和/或工业用水软化和/或废水净化和/或水体脱盐中的应用。2CN112062230A说明书1/9页电极材料及其制备方法、用于电容去离子化的电极、应用技术领域[0001]本发明涉及材料领域，具体是一种电极材料及其制备方法、用于电容去离子化的电极、应用。背景技术[0002]电容去离子化（Capacitivede-ionization，简称CDI）技术是一项应运于去除水中盐分的新型技术，因为具有能量利用率高，污染小，易操作等优点，在净化水领域具有广阔应用前景，例如，可以用于家庭和工业用水软化、废水净化、海水脱盐、放射性废物处理等。[0003]目前，电容去离子化技术的具体方法一般是在一对相对放置的多孔碳电极上施加电压差，然后水流过该放置电极之间间隔通到使其水中离子存储在两电极中，从而实现水的净化或提纯，该技术在海水淡化中具有极大的应用潜力。而CDI技术的关键是多孔碳电极有大容量的吸附离子的能力，另外，电极的导电性严重影响着电化学效率，而且电极的亲水性影响着离子是从水中迁移到电极上的效率，因此电极要有良好的导电性和亲水性。[0004]但是，以上的技术方案在实际使用时存在以下