[发明专利]一种石墨烯/铁氧体纳米复合电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯/铁氧体纳米复合电极材料的制备方法，包括：(1)利用水热法制备得到纳米复合材料前驱体；将前驱体干燥，得到黑色粉体，煅烧，再经研磨得到均匀的石墨烯/铁氧体纳米复合材料；(2)将活性炭、碳纳米管、炭黑、石墨烯/铁氧体纳米复合材料、聚四氟乙烯分散于乙醇或者去离子水中，加热搅拌，得到半固体状态的浆料，利用对辊机多次辊压，即得。本发明制备得到的电极材料具有较大的比表面，良好的机械性能、电化学性能与循环稳定性能，优异的吸脱附性能；可连续化制备大面积电极薄膜，应用于电容去离子、超级电容器等技术领域，为工业化生产提供了技术支持。

技术领域

本发明属于石墨烯复合材料领域，特别涉及一种石墨烯/铁氧体纳米复合电极材料的制备方法。

背景技术

随着现代化经济的快速发展，科技水平和人民的生活水平的不断提高，气候变化、环境污染、水资源分布，以及全球对淡水的需求量不断上升，很多国家面临淡水资源严重短缺的危机。淡水资源危机成为世界各国亟待解决的问题，面对严峻现状，海水淡化和水处理技术受到了越来越多人的关注，寻求具有绿色高效的海水脱盐处理技术是解决淡水资源短缺问题的重要途径。目前，广泛使用的海水淡化技术包括：反渗透、电渗析法和热蒸发法等。但这些技术都有一定的局限性，普遍存在能耗高，成本高及二次污染等问题。面对淡水资源的需求，新兴技术如膜蒸馏、电渗析、电容去离子等方法不断发展，研发出了具有低成本、高效率和环境友好的新型绿色脱盐技术。其中电容去离子技术是一种能源节约型技术，可再生性能优异，并且不存在二次污染问题，成为目前研究的热点。

目前，制备具有循环再生能力且比电容理论上为定值的电极材料是电容去离子(CDI)技术中的重中之重。在除盐过程中，电极材料须具有超高的比表面和良好的电导率，通常为多孔导电材料，可以提供更多的空位，在吸附过程中提供较高的电容量和良好的离子传输速率，提高电极的比电容。一般来说，多孔碳材料均能满足CDI电极的上述条件，是一种理想的CDI电极材料。制作CDI电极，我们不能只用碳颗粒，而是需要由这些颗粒组成的膜。目前研究报道的碳电极材料主要包括:活性炭、碳气凝胶、介孔碳、碳纳米管和石墨烯。一般CDI膜电极制备与储能器件电极制备相似：碳材料与聚合物粘结剂彻底混合，辊压，干燥，或直接涂在集流器上。其中，石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的六角蜂巢型平面的二维纳米材料，具有良好的导电性和比表面，使其成为最为适合的电极材料。与此同时，纳米碳管特殊的中空结构、大的比表面积、低的电阻率和高的稳定性，使其广泛应用于超级电容器，并取得了很好的脱盐效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯/铁氧体纳米复合电极材料的制备方法，该方法制备得到的电极材料具有较大的比表面，良好的机械性能、电化学性能与循环稳定性能，优异的吸脱附性能；可连续化制备大面积电极薄膜，应用于电容去离子、超级电容器等技术领域，为工业化生产提供了技术支持。

本发明的一种石墨烯/铁氧体纳米复合电极材料的制备方法，包括：

(1)将铁盐与其他金属盐溶于去离子水中，搅拌至溶解均匀，得到混合盐溶液；然后将混合盐溶液与石墨烯混合，搅拌得到分散液A；其中，铁盐与其他金属盐的摩尔比为1.5～2.5:1，石墨烯与其他金属盐的质量比为1.5～2.5:1；

(2)将聚乙烯醇和草酸按质量比1:5～10溶于去离子水中，加热搅拌均匀得到聚乙烯醇与草酸的混合溶液；将混合溶液加入上述分散液A中，搅拌、超声，得到分散液B；

(3)将分散液B转移至反应釜中进行水热反应，产物经过离心、干燥、在保护气氛下煅烧、研磨，得到石墨烯/铁氧体纳米复合材料；