【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電容去離子，具體涉及一種高電容且離子廣譜性的流動電極及其制備方法和應用。
技術介紹
1、傳統電容去離子技術采用流過電極間操作模式，電極需要涂覆于集流體上，電極制備過程中需要加入粘結劑和導電添加劑，工藝冗繁，且吸附量有限，當電極吸附飽和需要短接或施加反向電壓使電極再生。而流動電極電容去離子(fcdi)技術作為一種新興的電化學離子分離技術，能夠實現流動電極的連續再生，具有偽“無限”的吸附能力。因此，fcdi在海水淡化、提鋰等鹵水分離領域具有巨大的潛力。在fcdi過程中，水溶液中的帶電離子在靜電驅動力的推動下穿過離子交換膜，隨后被流動電極中的活性電極材料吸附，從而完成離子提取過程。隨后，吸附陽離子的流動電極和吸附陰離子的流動電極在fcdi裝置外部混合，使活性電極材料發生電荷中和。此時，原本吸附在活性電極材料上的鹽離子被釋放到電解質中。這樣，流動電極的電吸附能力得以再生。而當前使用的流動電極材料大都為導電固體材料，如活性炭、碳納米管、炭黑、mof衍生碳、石墨等，需要將其分散于去離子水中獲得流動電極漿料，然而由于以上碳材料親水性較差，漿料制備需要耗費很長時間，且成本較高，不利于大規模生產應用。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術旨在提供一種具有良好的流動性、親水性、導電性且制備工藝簡單、成本低易于批量生產的高電容且離子廣譜性的流動電極，本專利技術還提供了上述流動電極的制備方法和應用。
2、技術方案：本專利技術提供的高電容且離子廣譜性的流動電極包括由源于生物質
3、進一步地，所述碳納米點為氮摻雜碳納米點；所述溶劑為水。
4、進一步地，所述生物質材料為蠶豆殼、豌豆殼、玉米秸稈、草、樹葉；優選為蠶豆殼，為天然氮摻雜的碳材料。
5、本專利技術還提供了上述高電容且離子廣譜性的流動電極的制備方法包括以下步驟：將經粉碎處理的生物質材料分散于溶劑中進行水熱反應，結束后減壓抽濾，所得溶液進行透析處理后得碳納米點溶液，即為流動電極。
6、進一步地，所述生物質材料與溶劑的用量比為1g：10-20ml。
7、進一步地，所述水熱反應的條件為：于150-200℃下水熱處理24-60h。
8、本專利技術還提供了上述高電容且離子廣譜性的流動電極在流動電極電容去離子中的應用。
9、進一步地，所述流動電極電容去離子用于去除或回收水體中的陽離子或陰離子。
10、進一步地，所述陽離子包括na+、ca2+、mg2+、pb2+、cd2+、hg2+、li+、cu2+、co2+。
11、進一步地，所述陰離子包括hpo42-、h2po4-、haso42-、h2aso4-、ptcl62-。
12、專利技術原理：本專利技術利用流動電容去離子技術來針對重金屬污染水體、鹽堿水、苦咸水或海水、鹽湖鹵水或廢棄電池溶液中進行有害金屬去除或貴金屬回收。fcdi裝置的核心部件為流動電極材料，因此若要從根本上解決對水體中帶電離子的高效提取問題，則需設計一種結構穩定，導電性優良，在溶液中分散均勻的電極材料。
13、有益效果：與現有技術相比，本專利技術具有以下顯著優點：(1)以生物質材料為碳源，通過一步水熱法制備導電性良好的碳納米點溶液作為流動電極，流動電極具有良好的流變性能、優異的分散性和親水性，有利于電子和離子的傳遞，從而實現了優異的fcdi性能，電化學測試表明，與固體電極相比，源于生物質的碳納米點流動電極具有更好的電容和阻抗特性，降低了電荷轉移電阻，增強了離子擴散；(2)源于生物質的碳納米點的出現豐富了流動電極材料的種類，使其可以直接用作電極漿料或導電添加劑，從而促進了fcdi技術在電子/離子轉移方面的發展；(3)本專利技術以廉價且資源豐富的生物質材料為原料，生產成本低廉，綠色經濟，工藝簡單，操作方便，易于工業化生產，有利于流動電容去離子技術的進一步研究，也為流動電容去離子技術電極材料的設計提供了一種新選擇和新思路。
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1.一種高電容且離子廣譜性的流動電極，其特征在于，包括由源于生物質材料的碳納米點和溶劑形成的碳納米點溶液，源于生物質的碳納米點的質量濃度為1-6mg/mL。
2.根據權利要求1所述的高電容且離子廣譜性的流動電極，其特征在于，所述碳納米點為氮摻雜碳納米點。
3.根據權利要求1所述的高電容且離子廣譜性的流動電極，其特征在于，所述生物質材料為蠶豆殼、豌豆殼、玉米秸稈、草、樹葉；所述溶劑為水。
4.一種權利要求1所述的高電容且離子廣譜性的流動電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將經粉碎處理的生物質材料分散于溶劑中進行水熱反應，結束后減壓抽濾，所得溶液進行透析處理后得碳納米點溶液，即為流動電極。
5.根據權利要求4所述的高電容且離子廣譜性的流動電極的制備方法，其特征在于，所述生物質材料與溶劑的用量比為1g：10-20mL。
6.根據權利要求4所述的高電容且離子廣譜性的流動電極的制備方法，其特征在于，所述水熱反應的條件為：于150-200℃下水熱處理24-60h。
7.一種權利要求1-3任一項所述的高電容且離子廣譜
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述流動電極電容去離子用于去除或回收水體中的陽離子或陰離子。
9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述陽離子包括Na+、Ca2+、Mg2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+、Li+、Cu2+、Co2+。
10.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述陰離子包括HPO42-、H2PO4-、HAsO42-、H2AsO4-、PtCl62-。
...【技術特征摘要】
1.一種高電容且離子廣譜性的流動電極，其特征在于，包括由源于生物質材料的碳納米點和溶劑形成的碳納米點溶液，源于生物質的碳納米點的質量濃度為1-6mg/ml。
2.根據權利要求1所述的高電容且離子廣譜性的流動電極，其特征在于，所述碳納米點為氮摻雜碳納米點。
3.根據權利要求1所述的高電容且離子廣譜性的流動電極，其特征在于，所述生物質材料為蠶豆殼、豌豆殼、玉米秸稈、草、樹葉；所述溶劑為水。
4.一種權利要求1所述的高電容且離子廣譜性的流動電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將經粉碎處理的生物質材料分散于溶劑中進行水熱反應，結束后減壓抽濾，所得溶液進行透析處理后得碳納米點溶液，即為流動電極。
5.根據權利要求4所述的高電容且離子廣譜性的流動電極的制備方法，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙翠嬌，趙夢宇，劉夢龍，張力，丁文文，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：發明
國別省市：
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