一种电容去离子用聚多巴胺改性多孔碳电极的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电容去离子用电极的制备领域，特别涉及一种电容去离子用聚多巴胺改性多孔碳电极的制备方法。
【背景技术】
[0002]超级电容器脱盐技术的原理是基于在静电场的作用下，溶液中的阴、阳离子分别被吸附到正、负电极上，从而实现水的淡化。在电容脱盐过程中，电极材料是决定脱盐性能的关键因素。理想的电极材料应具备高比表面积、合适的孔径分布及良好的导电性和亲水性。
[0003]具有比表面积高，空隙丰富的碳材料是常用的电极材料，但多孔碳材料本身亲水性差，限制了在电容脱盐过程中离子在电极表面的扩散与传输，从而降低了脱盐速率及脱盐量。因此，改善多孔碳材料的亲水性是一种有效提高碳电极脱盐性能的方法。W.Li，Z.M.XiejΖ.Μ.Li，Synthesis, characterizat1n of polyacrylate-g-carbon black andits applicat1n to soap-freewaterborne coating, J.Appl.Polym.Sc1.81(2001) 1100 -1106.报道了一种在炭黑表面接枝共聚聚丙烯酸酯得到亲水性及分散性较好的改性炭黑，但是其存在反应过程复杂且使用有毒试剂等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种电容去离子用聚多巴胺改性多孔碳电极的制备方法，本发明制备得到的电极和未经聚多巴胺改性多孔碳电极相比，本发明的聚多巴胺改性多孔碳电极，利用在碱性的多巴胺溶液中，通过多巴胺的自身聚合反应在多孔碳材料表面形成一层亲水性的聚多巴胺层，改善了电极的亲水性，由于亲水性的改善，能够促进离子在电极表面的扩散与传输，提高电极对离子的吸附速率及吸附量；本发明的聚多巴胺改性多孔碳电极制备方法简单，成本低，易工业化推广应用。
[0005]本发明的一种电容去离子用聚多巴胺改性多孔碳电极的制备方法，包括:
[0006](I)将多孔碳材料分散于多巴胺溶液中搅拌2_24h进行聚合，然后冲洗、烘干，得到聚多巴胺改性多孔碳材料；
[0007](2)将聚多巴胺改性多孔碳材料与粘结剂共混形成浆液，静置，抽去上清液，得到的沉淀物进行烘干，得到絮状混合物，然后将混合物浸润并辊压压覆在惰性导体上，即得聚多巴胺改性多孔碳电极，其中聚多巴胺改性多孔碳材料与粘结剂共混质量比为12-15:1。
[0008]所述步骤(I)中多孔碳材料为活性炭、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、碳气凝胶中的一种或几种。
[0009]所述步骤⑴中多巴胺溶液的溶剂为Tris-HCl缓冲液，pH = 7-8 ;多巴胺溶液的浓度为0.5?2mg/L。
[0010]所述步骤(I)中搅拌为常温、常压下机械搅拌，搅拌速率为500r/min。
[0011]所述步骤(2)中冲洗为去离子水冲洗。
[0012]所述步骤(2)中共混具体为:聚多巴胺改性多孔碳材料分散于去离子水中而形成分散液，然后向分散液中滴加粘结剂乳液并搅拌2?4h，其中分散液的浓度为50?80mg/L，粘结剂的质量百分浓度为6?8%。
[0013]所述步骤⑵中粘结剂为聚四氟乙烯PTFE、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种。
[0014]所述步骤⑴、(2)中烘干温度为60_120°C，时间为5_16h。
[0015]所述步骤(2)中静置的时间为2_5h。
[0016]所述步骤(2)中混合物浸润并辊压压覆具体为:混合物上喷洒浸润剂浸润后(呈糊状物)，再在强平面压强作用下压覆；其中强平面压强为3-6MPa。
[0017]所述浸润剂为甲醇、乙醇、冰醇中的一种或几种。
[0018]所述步骤⑵中惰性导体为钛网、石墨纸中的一种或几种。
[0019]所述步骤⑵中聚多巴胺改性多孔碳电极的电极片厚度为0.2-2mm。
[0020]本发明的电极为多孔碳和聚多巴胺，聚多巴胺是多巴胺在溶液状态下经自身聚合反应负载在多孔碳上而形成。
[0021]有益效果
[0022]本发明的聚多巴胺改性多孔碳电极，利用在碱性的多巴胺溶液中，通过多巴胺的自身聚合反应在多孔碳材料表面形成一层亲水性的聚多巴胺层，改善了电极的亲水性；
[0023]本发明的聚多巴胺改性多孔碳电极，由于亲水性的改善，能够促进离子在电极表面的扩散与传输，提高电极对离子的吸附速率及吸附量；
[0024]本发明的聚多巴胺改性多孔碳电极制备方法简单，成本低，易工业化推广应用。
【附图说明】
[0025]图1为接触角图，其中(a)为纯活性炭(AC)的接触角图；(b)为聚多巴胺改性活性炭(PDA-AC)的接触角图；
[0026]图2:纯活性炭(AC)电极的SEM形貌图；
[0027]图3:纯活性炭(AC)电极对称电容器(AClAC)的循环吸脱附曲线；
[0028]图4:纯活性炭(AC)电极与聚多巴胺改性活性炭(PDA-AC)电极对应对称电容器(AC|AC)及(PDA-ACIPDA-AC)的循环吸脱附曲线；
[0029]图5:聚多巴胺改性活性炭(PDA-AC)电极对称电容器(PDA-AC | PDA-AC)在多次恒流充放电过程中电压变化及对应的电导率变化曲线；
[0030]图6:纯活性炭(AC)电极与聚多巴胺改性活性炭(PDA-AC)电极的循环伏安图；
[0031]图7:纯活性炭(AC)电极与聚多巴胺改性活性炭(PDA-AC)电极的交流阻抗图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0033]实施例1
[0034]纯活性炭电极的制备及对称电容器脱盐测试:
[0035]配制浓度为80mg/mL活性炭混合浆液，缓慢滴加PTFE乳液(PTFE乳液的质量分数为60% )，其中PTFE乳液的质量为活性炭质量的12%，搅拌2h后，静置，