普鲁士蓝类似物修饰超轻宏孔陶瓷对Cd~(2+)的吸附性能研究

制备了沸石基超轻宏孔陶瓷,并在其表面生长出具有离子交换功能的新型普鲁士蓝类似物。利用CdCl2为镉源研究了改性陶瓷对镉离子的吸附性能。考察了陶瓷用量、pH值、吸附时间等对吸附性能的影响。实验结果表明,室温下(25℃),经普鲁士蓝类似物修饰的超轻宏孔陶瓷的用量为0.5g,吸附时间为16h,pH=8时对500mL浓度为100mg/L的CdCl2溶液进行吸附,最大吸附量可达66.2mg/g。     

功能化石墨烯/活性炭复合电极及不对称电容器脱盐

以3-氨丙基三乙氧基硅烷(AMPTS)修饰氧化石墨(GO)还原合成氨基功能化石墨烯(GP-NH2).傅里叶变换红外(FTIR)光谱和X射线能谱(EDX)分析证明了氨基基团的成功接枝.以GP-NH2为添加剂,制备胺化石墨烯/活性炭(GP-NH2/AC)复合电极,并以GP-NH2/AC为正极,AC电极为对电极,组装不对称电容器(AC||GPNH2/AC)用于电容脱盐.实验表明,AC||GP-NH2/AC单循环脱盐量为7.63 mg·g-1,电流效率达77.6%.利用磺酸重氮盐接枝石墨烯制备磺化石墨烯(GP-SO3H)及磺化石墨烯/活性炭(GP-SO3H/AC)复合电极.并以GPSO3H/AC为负极,GP-NH2/AC为正极,组装不对称电容器(GP-SO3H/AC||GP-NH2/AC)用于电容脱盐,其平均脱盐速率可达0.99 mg·g-1·min-1,比纯AC电极提高了接近5倍.充放电速率提高了30%;而且由于正、负极表面固有电荷的存在,大大降低了反离子效应,电流效率由40%(纯AC||AC对称电容器)提高到92.8%.表明电极内功能化导电石墨烯的存在既提高了导电性,又兼具离子选择性的作用,从而明显改善电极的脱盐性能.     

磺化石墨烯/活性炭复合电极的制备及其不对称电容器脱盐

在还原剂NaBH₄存在下, 采用对氨基苯磺酸重氮盐与氧化石墨(GO)表面共价键合制备磺化石墨烯(GP-SO₃H). 傅里叶变换红外光谱(FTIR)证明磺酸基团在石墨烯表面接枝. 采用扫描电子显微镜(SEM)研究了磺化石墨烯的表面形貌. 以磺化石墨烯为添加剂, 制备了磺化石墨烯/活性炭(GP-SO₃H/AC)复合电极. 循环伏安及阻抗分析结果表明, 该复合电极的电容特性及导电性有明显改善. 以活性炭电极为对电极组装了不对称电容器(GP-SO₃H/AC|AC), 研究了该不对称电容器的电化学脱盐性能. 与对称电容器(AC|AC)相比, 不对称电容器中由于电极内磺酸基团对反离子的屏蔽作用, 电容器的电流效率达到89.4%以上, 脱盐量提高2.4倍, 单个循环脱盐量达到10.87 mg/g.     

功能化石墨烯/活性炭复合电极及不对称电容器脱盐

以3-氨丙基三乙氧基硅烷(AMPTS)修饰氧化石墨(GO)还原合成氨基功能化石墨烯(GP-NH₂). 傅里叶变换红外(FTIR)光谱和X射线能谱(EDX)分析证明了氨基基团的成功接枝. 以GP-NH₂为添加剂, 制备胺化石墨烯/活性炭(GP-NH₂/AC)复合电极, 并以GP-NH₂/AC 为正极, AC电极为对电极, 组装不对称电容器(AC||GPNH₂/AC)用于电容脱盐. 实验表明, AC||GP-NH₂/AC 单循环脱盐量为7.63 mg·g^-1, 电流效率达77.6%. 利用磺酸重氮盐接枝石墨烯制备磺化石墨烯(GP-SO₃H)及磺化石墨烯/活性炭(GP-SO₃H/AC)复合电极. 并以GPSO₃H/AC为负极, GP-NH₂/AC 为正极, 组装不对称电容器(GP-SO₃H /AC||GP-NH₂/AC)用于电容脱盐, 其平均脱盐速率可达0.99 mg·g^-1·min^-1, 比纯AC电极提高了接近5倍. 充放电速率提高了30%; 而且由于正、负极表面固有电荷的存在, 大大降低了反离子效应, 电流效率由40% (纯AC||AC对称电容器)提高到92.8%. 表明电极内功能化导电石墨烯的存在既提高了导电性, 又兼具离子选择性的作用, 从而明显改善电极的脱盐性能.