[发明专利]一种电容吸附铅离子用电极活性材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种电容吸附铅离子用电极活性材料，其特征在于，所述电极活性材料包括碳泡沫骨架、碳纳米管、八硫化七铁；其中，碳纳米管生长于碳泡沫骨架的表面；八硫化七铁封装于碳纳米管内；

其制备方法包括，碳泡沫前驱体的制备、碳化、硫化；其中，碳泡沫前驱体是以三聚氰胺泡沫、铁源、尿素为原料，经水热法或油浴法制备得到；采用水热法制备碳泡沫前驱体时，将三聚氰胺泡沫、铁源、尿素混合，加入去离子水搅拌至溶液澄清，于100-120℃反应12-24 h，冷却，即得碳泡沫前驱体；所述铁源与三聚氰胺泡沫的质量体积比以g/cm³计为1:100-250；采用油浴法制备碳泡沫前驱体，具体包括如下步骤：三聚氰胺泡沫、铁源、尿素混合，在80-100℃油浴下反应12-24h，冷却，即得碳泡沫前驱体；所述铁源与尿素的质量比为1:1-3；

碳化时，碳化温度为700-850℃，碳化时间为1-4h；硫化时，以硫粉为硫化剂，硫化温度为550-700℃，硫化时间为1-4h；所述硫化剂加入量为碳化产物质量的5-7倍。

2.根据权利要求1所述的电容吸附铅离子用电极活性材料的制备方法，其特征在于，包括碳泡沫前驱体的制备、碳化、硫化；其中，碳泡沫前驱体是以三聚氰胺泡沫、铁源、尿素为原料，经水热法或油浴法制备得到；采用水热法制备碳泡沫前驱体时，将三聚氰胺泡沫、铁源、尿素混合，加入去离子水搅拌至溶液澄清，于100-120℃反应12-24 h，冷却，即得碳泡沫前驱体；所述铁源与三聚氰胺泡沫的质量体积比以g/cm³计为1:100-250；

采用油浴法制备碳泡沫前驱体，具体包括如下步骤：三聚氰胺泡沫、铁源、尿素混合，在80-100℃油浴下反应12-24h，冷却，即得碳泡沫前驱体；所述铁源与尿素的质量比为1:1-3；

碳化时，碳化温度为700-850℃，碳化时间为1-4h；硫化时，以硫粉为硫化剂，硫化温度为550-700℃，硫化时间为1-4h；所述硫化剂加入量为碳化产物质量的5-7倍。

3.根据权利要求2所述的电容吸附铅离子用电极活性材料的制备方法，其特征在于，所述水热法制备碳泡沫前驱体时，所述铁源与尿素的质量比为1:1-3。

4.根据权利要求2或3所述的电容吸附铅离子用电极活性材料的制备方法，其特征在于，所述铁源为三价铁盐或二价铁盐。

5.根据权利要求4所述的电容吸附铅离子用电极活性材料的制备方法，其特征在于，所述铁源选自硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中一种或多种的组合。

6.根据权利要求2或3所述的电容吸附铅离子用电极活性材料的制备方法，其特征在于，碳化时，以1-8℃/min的升温速率升温至碳化温度。

7.根据权利要求2或3所述的电容吸附铅离子用电极活性材料的制备方法，其特征在于，硫化时，以1-8℃/min的升温速率由室温升温至硫化温度。

8.根据权利要求2或3所述的电容吸附铅离子用电极活性材料的制备方法，其特征在于，在碳化之前，对碳泡沫前驱体进行冷冻、冷冻干燥处理；冷冻温度为-20℃至-80℃，冷冻时间为24-48h；冷冻干燥的温度为-60℃至-80℃，冷冻干燥时间为48-72h。