[发明专利]一种片层双金属氧化物电极ZNO@pCF的制备方法及应用

说明书

本发明属于化学合成领域，涉及一种片层双金属氧化物电极ZNO@pCF的制备方法及应用，包括将裁剪好的碳毡材料加入1∶3的H₂SO₄(98％)和HNO₃(68％)混合液中，并置于80℃水浴下浸泡3小时制得预处理后碳毡，之后将尿素、氟化铵、六水合硝酸镍和六水合硝酸锌加入水分散系中制得前驱体溶液，并将预处理后的碳毡材料及前驱体溶液放入衬有特氟龙的不锈钢水合反应器中进行水合反应。将负载氢氧化物后的碳毡材料在惰性气氛中、一定温度下退火，制得表面生长均匀的片层双金属氧化物电极材料。本发明在预处理过后的碳毡表面利用一步法生长片层双金属氧化物，合成方法简单易行，生物相容性强；可连续化操作，适于大规模生产；制得ZNO@pCF电极具有材料机械性能优异、循环稳定性强、对环境无污染等优点，并表现出了优异的脱盐能力。

技术领域

本发明属环境材料合成技术领域，具体涉及一种在碳毡表面均匀合成的片层双金属氧化物电极ZNO@pCF的制备方法及其在电容去离子中的应用。

背景技术

碳随着经济的发展和人口的增加，人们对淡水的需求也在不断增加。考虑到地球上97.5％以上的水是海水，海水淡化已被认为是获取丰富淡水资源的有效途径。在这方面，电容去离子(CDI)技术，包括通过电双层、插层或形成化学键捕获盐离子，因其高效、低功耗和低成本以及在各种海水淡化技术中操作简便而受到广泛关注。目前，电容去离子脱钠电极存在稳定性差、脱盐容量低、脱盐速率慢等不足。因而，亟需开发展一种脱盐容量高、脱盐速率快和循环性能好的新型除钠电极。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种在碳毡表面均匀合成的片层双金属氧化物电极ZNO@pCF的制备方法。

本发明目的第二个目的在于提供上述新型ZNO@pCF电极的应用。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种在碳毡表面均匀合成的片层双金属氧化物电极ZNO@pCF的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将裁剪好的碳毡材料加入1∶3的H₂SO₄(98％)和HNO₃(68％)混合液中，并置于一定温度水浴下浸泡数小时。

(2)将步骤(1)所得碳毡用去离子水漂洗至PH为中性，并将碳毡置于无水乙醇中超声数分钟。随后将碳毡用去离子水清洗，置于真空干燥箱中干燥。

(3)将适量的尿素、氟化铵、六水合硝酸镍和六水合硝酸锌按一定比例加入去离子水中制得前驱体溶液，用硝酸与氢氧化钠溶液将其调节至一定pH，采用机械搅拌或磁力搅拌的方式使前驱体溶液搅拌均匀。

(4)将步骤(2)中所得预处理碳毡与步骤(3)中所得前驱体溶液按一定质量体积比加入衬有特氟龙的不锈钢水合反应器中，并于将其置于烘箱中，一定温度下进行水合反应数小时，得到负载氢氧化物的碳毡材料。

(5)将步骤(4)所得的负载氢氧化物的碳毡材料，用去离子水洗涤，置于真空干燥箱中进行干燥。

(6)将步骤(5)所得的碳毡材料放入管式炉，以一定速率通入惰性气体，并以一定加热速率至500℃保持数小时，待冷却至室温即得到碳毡表面均匀合成的片层双金属氧化物电极。

优选地，在步骤(1)中水浴温度为75～85℃，浸泡时间为2～4h。

优选地，在步骤(2)中乙醇超声时间为20～60分钟，真空干燥箱温度设置为60～75℃，烘干时间为12～24h。

优选地，在步骤(3)中加入适量的尿素、氟化铵所制得的浓度分别为0.2mol/L尿素、0.2mol/L氟化铵，六水合硝酸镍与六水合硝酸锌的总浓度为0.1mol/L，其相对物质的量之比取5:2～10:1。

优选地，在步骤(3)中的pH调节至4～6。