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）技術是一種節(jié)能環(huán)保的新型海水淡化技術。在淡水資源短缺，傳統(tǒng)淡化方法能耗高的現(xiàn)狀下，CDI技術在此領域具有十分廣闊的應用前景。CDI技術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行吸附從而達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注。電極材料需要有高比表面積、良好的孔道結構和電容性能，納米碳材料的獨特結構賦

2、予其突出的電學性能及相關特性，因此構筑納米碳基體材料有望在CDI實用中發(fā)揮重要作用。本文采用工業(yè)化制膜技術制備了大面積石墨烯等材料的薄膜，得到具有可控結構和良好CDI性能的膜材料，在CDI領域具有良好的工業(yè)化應用前景。
　　論文的主要研究內容有：
　?。?）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，經還原得到還原氧化石墨烯（rGO）薄膜。經過

3、造孔法和凝膠法對其進行改進，構筑多孔結構，得到具有優(yōu)良孔道的薄膜電極，其電化學性能得到一定改善。刮涂法制備薄膜電極過程中需經過還原過程得到 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，污染水質并影響薄膜去離子性能。
　　（2）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，無外加無機離子，是一種易于控制，具有更高工業(yè)化應

4、用潛力的制備方法。為進一步改善薄膜結構，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合，得到多維碳材料復合薄膜，該薄膜具有疏松結構，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80.6％的除鹽效率，200 mg/L的鹽溶液中，CDI測試表