文章推荐聚间苯二胺碳纳米管复合材料制

Doi:10./j．issn．..

引用本文：王世轩,蔡延萌,徐世昌,王越.聚间苯二胺/碳纳米管复合材料制备及其电容法脱盐研究[J].化学工业与工程,,39(2):90-99.

聚间苯二胺/碳纳米管复合材料制备及其电容法脱盐研究

王世轩1,2,3，蔡延萌1,2,3，徐世昌1,3，王越1,2,3*

1．天津大学化工学院，天津;

2．化学工程联合国家重点实验室，天津;

3．天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室，天津

摘要

采用原位氧化聚合方法制备聚间苯二胺(PmPD)和碳纳米管(CNT)复合电极材料(PmPD

CNT),考察了PmPD的添加对复合材料亲水性、电化学性能的影响,研究了以PmPD

CNT为电极的电容法脱盐(CapacitiveDeionization,CDI)性能。扫描电镜和透射电镜分析表明PmPD的球形形貌保留在复合材料中且均匀包裹在CNT外表面。接触角测试证明,与CNT(°)相比,PmPD

CNT的接触角(61°)显著降低,亲水性明显提高。X射线衍射和拉曼光谱图的测试结果证明PmPD

CNT相比CNT有更多的缺陷点位,有利于提高离子吸附能力。电化学测试证明,PmPD

CNT(72.5F·g-1,0.Ω)比CNT(27.4F·g-1,0.Ω)具有更高的比电容和较低的电阻。将PmPD

CNT制备成固体电极用于CDI组件进行饱和脱盐测试,结果表明以mg·L-1的NaCl溶液为原料液及1.4V操作电压条件下,该复合电极的盐吸附量为16.64mg,对应的比吸附量为35.40mg·g-1,平均吸附速率为10.11mg·g-1·min-1,PmPD

CNT的比吸附量和平均吸附速率分别是CNT的2.4和1.4倍。PmPD

CNT因其良好的亲水性,优异的电化学性能和脱盐性能,有望成为有竞争力的CDI电极材料。

关键词

电容去离子；碳纳米管；复合材料；导电聚合物；聚间苯二胺

图文摘要

图1CDI系统示意图

图2PmPD(a)和PmPD

CNT(b)的SEM图像;CNT(c)和PmPD

CNT(d)的TEM图像

图3CNT(a)和PmPD

CNT(b)电极表面上水滴的

接触角图像

图4CNT、PmPD和PmPD

CNT的FTIＲ光谱

图5PmPD

CNT、PmPD和CNT的XＲD图像(a);拉曼光谱(b)

图6(a)4种电极在5mV·s－1的扫描速率下的CV曲线;

(b)4种电极在不同扫描速率下的比电容;(c)电流密度为0.8A·g-1时4种电极的GCD曲线

图74种电极的EIS测试。(a)不同电极的Nyquist图;

(b)不同电极的充电电阻与频率的关系

图8(a)PmPD

CNT-2电极不同电压下饱和吸附曲线;

(b)PmPD

CNT-2电极不同电压下效能图

图9(a)PmPD

CNT-2电极不同浓度下饱和吸附曲线;

(b)PmPD

CNT-2电极不同浓度下CDI效能图

图10(a)4种电极饱和吸附曲线;(b)4种电极准

一级动力学曲线

图11PmPD

CNT-2电极20次饱和吸附盐吸附量

结论

对聚间苯二胺/碳纳米管复合材料(PmPD

CNT)的形貌结构及其性能进行了研究，得到3点结论。

1)成功制备PmPD

CNT复合材料，其亲水性优于CNT,且CNT的团聚现象得到有效缓解。

2)PmPD

CNT的电化学性能相比CNT得到明显提升，PmPD

CNT的扩散阻力及内部阻力低于CNT,从而提高了电极表面活性位点的离子吸附能力。

3)在脱盐测试中，复合材料的比吸附量和平均脱盐速率分别是CNT的2.4和1.4倍，其脱盐性能大大增强。

综上可知，PmPD

CNT因其良好的亲水性，优异的电化学性能和良好的脱盐性能，在CDI领域中有较好的应用前景。

声明

本文为原创作品，所涉及文字及图片版权均属于《化学工业与工程》编辑部所有，根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、

转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbwh/344.html