[发明专利]一种三元金属氧化物膜电极及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种三元金属氧化物膜电极及其制备方法和用途。所述三元金属氧化物膜电极包括：泡沫镍和沉积在泡沫镍上的三元金属氧化物；所述三元金属氧化物中Ni、Co与Al的摩尔比为(1～3):(1～3):(1～3)。所述制备方法包括：按照所述Ni、Co与Al的摩尔比将镍源、钴源和铝源溶解于水中，得到混合液，调节pH为9.5～10.5，得到反应液，投入泡沫镍基底，于反应釜中水热反应后冷却，洗涤泡沫体，干燥，无氧煅烧，得到所述三元金属氧化物膜电极。在施加电压的情况下，其对于盐离子的吸附量是无电场情况的3倍以上，且再生速度快，脱附性能好，电化学稳定性高。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种三元金属氧化物膜电极及其制备方法和用途。

背景技术

随着经济发展和人口增长，淡水短缺问题日益突出。发展绿色海水盐水脱盐技术是解决淡水危机的重要途径。目前常用的除盐技术有：反渗透、电渗析、蒸发等，这些技术都存在能耗高、会产生二次污染等问题。相比之下，电容去离子技术在常温常压下即可实现除盐，并且可以在吸附除盐的同时储存能量，其节能、无二次污染、再生快的优势使得电容去离子技术脱颖而出。因此，大量研究者开始致力于探索具有高比表面积、高导电性和低内阻的电吸附电极材料，并将其用于电容去离子。

近年来，水滑石作为赝电容电容器吸引了很多研究者的关注。通常，水滑石可以用分子式M_1-x²⁺M_x³⁺(OH)₂A_x/n^n-·mH₂O表示，二价金属氢氧化物中的二价离子被三价离子取代而带正电，阴离子由于静电作用而穿插进来从而实现电荷平衡。由于水滑石有较大的层间距，且表面带正电，因此具有较大的比电容，是优良的吸附剂。通过对水滑石进行煅烧，可以去除层间的水分和阴离子，得到混合金属氧化物。混合金属氧化物通常可以通过吸附水体中带负电的污染物而恢复水滑石的层间结构，这个效应被称为“记忆效应”。利用混合金属氧化物的记忆效应可以实现对水中阴离子的吸附去除，因此，混合金属氧化物十分适合作为电容去离子技术中的电极材料。

已有研究者制备出二元NiAl混合金属氧化物，并将其用于电吸附除盐，取得了较好的效果。如果用Co²⁺部分取代Ni²⁺，将二元NiAl混合金属氧化物转化为三元NiCoAl混合金属氧化物，不仅可以创造出更多的活性位点，而且可以有效提高材料的导电性，提高电极材料本身的电容。由于二价金属对于水滑石的层间距和导电性有直接影响。因此，如何调整Ni/Co的比例使电极材料的性能达到最佳也是拟解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术中二元混合金属氧化物用于的电极性能局限性和除盐效率的不足，本发明的目的在于开发一种三元金属氧化物膜电极，通过原位水热法制备得到，相较于现有技术提高了水中盐的脱除效率。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种三元金属氧化物膜电极，包括：泡沫镍和沉积在泡沫镍上的三元金属氧化物。所述三元金属氧化物中Ni、Co与Al的摩尔比为(1～3):(1～3):(1～3)，例如1:3:2、1:3:3、3:2:1、3:1:2、3:3:2、1:1:1、1:2:1、1:2:2、1:1:2、2:2:1、2:1:2、1:1.5:2、1.5:1.2:1或2:1.8:1.3等。

本发明所述三元金属氧化物中Ni、Co与Al的摩尔比优选为(1～1.5):(1～1.5):1。