石墨烯基薄膜電極的制備及其電容去離子性能研究.pdf

1、電容去離子（CDI）技術(shù)是一種節(jié)能環(huán)保的新型海水淡化技術(shù)。在淡水資源短缺，傳統(tǒng)淡化方法能耗高的現(xiàn)狀下，CDI技術(shù)在此領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。CDI技術(shù)是在很小的直流電壓（≤2V）下利用電極材料的電容性能對溶液中離子進(jìn)行吸附從而達(dá)到除鹽效果的一種可循環(huán)再生、無二次污染的高效節(jié)能脫鹽。CDI技術(shù)中電極材料對其性能具有決定性作用，電極新材料的研究近年來受到廣泛關(guān)注。電極材料需要有高比表面積、良好的孔道結(jié)構(gòu)和電容性能，納米碳材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)賦

2、予其突出的電學(xué)性能及相關(guān)特性，因此構(gòu)筑納米碳基體材料有望在CDI實(shí)用中發(fā)揮重要作用。本文采用工業(yè)化制膜技術(shù)制備了大面積石墨烯等材料的薄膜，得到具有可控結(jié)構(gòu)和良好CDI性能的膜材料，在CDI領(lǐng)域具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
　　論文的主要研究內(nèi)容有：
　　（1）利用刮涂法制備CDI電極。以氧化石墨烯（GO）為原料，配制水系的刮涂漿料，通過選擇合適的基底得到完整且具有一定褶皺的GO薄膜，經(jīng)還原得到還原氧化石墨烯（rGO）薄膜。經(jīng)過

3、造孔法和凝膠法對其進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)筑多孔結(jié)構(gòu)，得到具有優(yōu)良孔道的薄膜電極，其電化學(xué)性能得到一定改善。刮涂法制備薄膜電極過程中需經(jīng)過還原過程得到 rGO電極，氫碘酸還原方法引入了大量離子，在CDI過程中不斷釋放，污染水質(zhì)并影響薄膜去離子性能。
　?。?）利用輥壓法制備了無外加離子的CDI電極。選擇商用的石墨烯粉，添加少量粘結(jié)劑，利用輥壓法獲得大面積完整石墨烯薄膜電極材料。輥壓法制備過程短，無外加無機(jī)離子，是一種易于控制，具有更高工業(yè)化應(yīng)

4、用潛力的制備方法。為進(jìn)一步改善薄膜結(jié)構(gòu)，引入一維的碳納米管與石墨烯相互配合，得到具有快速吸附能力的CDI電極材料。添加碳黑顆粒，與石墨烯和碳納米管復(fù)合，得到多維碳材料復(fù)合薄膜，該薄膜具有疏松結(jié)構(gòu)，電容性能較好。引入了具有巨大比表面的活性炭，后與石墨烯和碳納米管復(fù)合，得到具有較大比表面、良好CDI性能的膜電極。獲得的薄膜電極對初始濃度為40 mg/L的鹽溶液CDI測試中得到高達(dá)80.6％的除鹽效率，200 mg/L的鹽溶液中，CDI測試表