CN113845180A - 银碳电极材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及海水淡化技术领域，提供了一种银碳电极材料及其制备方法和应用。所述银碳电极材料，所述银碳电极材料由银和碳组成，包括银核，以及包覆在所述银核表面的碳包覆层。本申请提供的银碳电极材料可以改善材料的导电性，提高电极的倍率性能和循环性能，从而赋予银碳电极材料作为电极材料的海水淡化电池优异的除盐性能，不仅可以用于淡盐水脱盐，也可以用于苦咸水淡化，具有较大的社会效益和广阔的市场前景。
Description
技术领域
本申请属于海水淡化技术领域，尤其涉及一种银碳电极材料及其制备方法，以及银碳电极材料在海水淡化装置中的应用。
背景技术
脱盐电池是一种新型的脱盐技术，通过输入电能，在电极表面发生氧化还原反应(法拉第反应)而提取盐溶液中的钠离子和氯离子，达到脱盐淡化之目的。然后再通过放电过程(两电极短接或反向施加电压)释放离子到浓盐水中，同时回收部分能量。
水资源短缺和水环境的污染是困扰社会可持续发展的重大问题，而海水淡化技术则为解决水资源难题提供了有效的解决方案。海水淡化电池技术是一种新型的海水淡化方法，具有易操作、环境友好、能耗低等优势，除盐能力强且可以实现能量的回收。海水淡化电池由一个钠离子储存/释放电极和一个氯离子储存/释放电极组成，其通过输入电能，在电极表面发生氧化还原反应而提取盐溶液中的钠离子和氯离子，达到脱盐淡化的目的。目前，对钠离子储存/释放电极的研究较多，且主要集中在钠锰氧化物(Na2-xMn5O10、Na0.44MnO2)、磷酸盐类(NaTi2(PO4)3、Na3V2(PO4)3)两种。随着钠离子电池的发展，会有越来越多的材料用于海水除盐的钠离子储存/释放电极中。目前研究较多的氯离子储存/释放电极主要是Ag电极和Bi电极。虽然铋的价格低于银，但是铋电极在由BiOCl还原为Bi时，在动力学上非常缓慢，需要显著的过电位，导致在盐化过程中需要能量输入，能耗较大。此外，铋电极存在毒性，不适合长期使用。Ag电极由于其储氯电压低且稳定，是应用最多的氯离子储存/释放电极。但是Ag电极由于价格昂贵，在储氯过程中生成导电性差的氯化银限制了其在海水淡化电池中的应用。
发明内容
本申请的目的在于提供一种银碳电极材料及其制备方法，以及银碳电极材料在海水淡化装置中的应用，旨在解决现有的Ag电极在储氯过程中生成导电性差的氯化银，限制其在海水淡化电池中的应用的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
本申请第一方面提供一种银碳电极材料，所述银碳电极材料由银和碳组成，包括银核，以及包覆在所述银核表面的碳包覆层。
优选的，所述银碳电极材料的粒径为200～250nm。
优选的，所述银碳电极材料为球形颗粒。
本申请第二方面提供一种银碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
将有机碳源和银源在溶剂中混合，将得到的混合体系进行干燥后研磨处理，得到粉体材料；
在还原气氛下，将所述粉体材料在温度为600～800℃的条件下退火处理4～8h，制得在银核表面包覆碳包覆层的银碳电极材料。
优选的，所述银源为银盐或银单质，其中，所述银单质为纳米银。
优选的，所述银源为银盐，所述有机碳源为能够将所述银盐还原为银单质的有机碳源。
优选的，所述有机碳源选自柠檬酸、葡萄糖、蔗糖中的至少一种。
优选的，所述有机碳源为柠檬酸，所述银源为硝酸银，且所述柠檬酸和所述硝酸银的摩尔比为1∶0.75-6；
所述溶剂为去离子水；
所述干燥的温度为80～160℃，时间为12～16h。
本申请第三方面提供银碳电极材料在海水淡化装置中的应用。
优选的，所述应用包括以下步骤：
将所述银碳电极材料研磨后，与活性炭、聚偏氟乙烯混合得到第一混合物，将所述第一混合物加入N-甲基吡咯烷酮中，搅拌2-6h，获得第一浆料混合物；将所述第一浆料混合物涂抹于碳纸上，在温度为80～120℃的条件下真空干燥8-16h，获得银碳电极片；
将活性炭和聚四氟乙烯混合制成第二混合物，在所述第二混合物中加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌2-6h，获得第二浆料混合物；将所述第二浆料混合物涂抹于碳纸上，在80～120℃真空干燥箱中干燥8-16h，获得活性炭电极片；
以所述银碳电极片为工作电极，以所述活性炭电极片为对极，以银/氯化银电极为参比电极，固定在电解槽中，以含氯化钠的溶液作为电解质，进行除盐。
本申请提供的银碳电极材料，在作为银电极材料的银颗粒表面包覆碳材料，提高银颗粒作为电极材料时的导电性和稳定性。以本申请提供的银碳电极材料作为海水淡化电池的电极材料，能提供良好的离子传输通道，可以有效提高银电极循环寿命。具体的，以银碳电极材料作为电极材料的海水淡化电池除盐时，银碳材料在除盐过程中氯离子捕获能力优异(将制得的银碳材料制备成电极与活性炭电极和银/氯化银电极组成三电极体系，在1mol/L氯化钠溶液中以100mA/g的电流密度对电极进行除盐测试，电极初始除盐量可达355mg/g)；电极极化较小(如电极充电电压平台为0.83V vs Ag/AgCl，电极放电电压平台为0.33V vs Ag/AgCl)，在除盐应用中能耗较低；而且循环使用寿命长，在循环200圈后除盐量仍可保持在80mg/g，库伦效率保持在90％以上。
综上，本申请提供的银碳电极材料可以改善材料的导电性，提高电极的倍率性能和循环性能，从而赋予银碳电极材料作为电极材料的海水淡化电池优异的除盐性能，不仅可以用于淡盐水脱盐，也可以用于苦咸水淡化，具有较大的社会效益和广阔的市场前景。
本申请提供的银碳电极材料的制备方法，采用湿化学法将有机碳源和银源混合在溶剂中，使有机碳包覆在银源的表面；干燥后在温度为600～800℃的条件下烧制，使有机碳源碳化，在银颗粒表面形成碳包覆层。由此得到的银碳材料包覆效果好，颗粒小且均匀。此外，该方法操作简单，能够大规模生产；更重要的是，碳以壳的形式包覆在银表面，可以应用于海水淡化电池的电极材料，制作氯离子储存/释放电极，解决银电极在储氯过程中因生成的氯化银导电性差而循环寿命短的问题。
本申请提供的银碳电极材料在海水淡化装置中的应用，可以有效提高以银为电极材料的银电极在储氯过程中导电性，提高海水淡化装置的循环寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例1提供的银碳材料的扫描电镜图；
图2是本申请实施例1提供的银碳材料电极的CV曲线图；
图3是本申请实施例1提供的银碳材料电极的充放电曲线图；
图4是本申请实施例1提供的银碳材料电极的稳定性图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b，或c中的至少一项(个)”，或，“a，b，和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
海水淡化电池主要由储钠电极、储氯电极和海水电解质组成。当钠(Na)储存/释放电极的电势低于氯(Cl)储存/释放电极的电势时，脱盐电池在充电过程中实现除盐，并且在电极再生过程即放电过程中，可以回收一部分的能量。Ag电极由于其储氯电压低且稳定，是应用最多的氯离子储存/释放电极。下面以NaTi2(PO4)3||Ag电池为例阐述海水淡化电池的除盐机理。当对电池充电时，海水电解质中的钠离子(Na+)会插入NaTi2(PO4)3电极中形成富钠状态的Na3Ti2(PO4)3，而氯离子(Cl-)会嵌入到Ag电极中形成AgCl，从而实现海水淡化，该过程可以通过以下反应式(1-1)和(1-2)来描述。
NaTi2(PO4)3+2Na++2e-→Na3Ti2(PO4)3 (1-1)
Ag+Cl-→AgCl+e- (1-2)
在放电过程中，Na3Ti2(PO4)3中的Na+和AgCl中的Cl-分别逸回到电解质中，实现电极材料的再生和能量回收。放电时的氧化还原反应可以表示为反应式(1-3)和(1-4)。
Na3Ti2(PO4)3→NaTi2(PO4)3+2Na++2e- (1-3)
AgCl+e-→Ag+Cl- (1-4)
该电池的总体反应可以表示为反应式(1-5)：
Ag电极由于价格昂贵，在储氯过程中生成导电性差的氯化银限制了其在海水淡化电池中的应用。
本申请实施例采用碳包覆来改善电极材料导电性，增加海水淡化电池Ag电极在除盐过程中的循环寿命，从而降低银电极使用成本，对海水除盐电池技术的发展具有重要意义。有鉴于此，本申请实施例提供了一种银碳电极材料及其制备方法，以及银碳电极材料在海水淡化装置中的应用。
本申请实施例第一方面提供一种银碳电极材料，银碳电极材料由银和碳组成，包括银核，以及包覆在银核表面的碳包覆层。
银碳电极材料中，银核作为电极活性材料，用作海水淡化电池的储氯电极材料时，海水淡化电池的储氯电压低且稳定，但在储氯过程中生成导电性差的氯化银。
本申请实施例提供的银碳电极材料，在作为银电极材料的银颗粒表面包覆碳材料，提高银颗粒作为电极材料时的导电性和稳定性。以本申请实施例提供的银碳电极材料作为海水淡化电池的电极材料，能提供良好的离子传输通道，可以有效提高银电极循环寿命。具体的，以银碳电极材料作为电极材料的海水淡化电池除盐时，银碳材料在除盐过程中氯离子捕获能力优异(将制得的银碳材料制备成电极与活性炭电极和银/氯化银电极组成三电极体系，在1mol/L氯化钠溶液中以100mA/g的电流密度对电极进行除盐测试，电极初始除盐量可达355mg/g)；电极极化较小(如电极充电电压平台为0.83V vs Ag/AgCl，电极放电电压平台为0.33V vs Ag/AgCl)，在除盐应用中能耗较低；而且循环使用寿命长，在循环200圈后除盐量仍可保持在80mg/g，库伦效率保持在90％以上。
综上，本申请实施例提供的银碳电极材料可以改善材料的导电性，提高电极的倍率性能和循环性能，从而赋予银碳电极材料作为电极材料的海水淡化电池优异的除盐性能，不仅可以用于淡盐水脱盐，也可以用于苦咸水淡化，具有较大的社会效益和广阔的市场前景。
在一些实施例中，银碳电极材料的粒径为200～250nm。在这种情况下，碳包覆层能够将银核完全包覆，同时，在银核表面形成厚度合适的碳包覆层，从而在保证银核材料的容量的前提下，赋予银碳电极材料优异的导电性能。若碳包覆层的厚度过厚，单位面积的银碳电极材料中的活性物质银的含量减少，导致电极材料的容量降低。此外，由于包覆在银核表面的碳包覆层过厚，作为储氯电极用于海水淡化过程中时，可能降低氯离子在电极表面的扩散速度，导致快速充放电时氯离子来不及和银反应，最终降低除盐容量，并浪费银材料。
在一些实施例中，银碳电极材料为球形颗粒。在这种情况下，银碳电极材料作为储氯电极材料用于海水淡化时，具有较大的比表面积，提高了银碳电极材料与电解液(如海水)的接触面积，从而有利于银碳电极材料吸收电解液，促使电解液的氯离子更好地与银碳电极材料中的银反应，提高除盐量。
本申请实施例提供的银碳电极材料，可以通过下述方法制备得到。
本申请实施例第二方面提供一种银碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
S01.将有机碳源和银源在溶剂中混合，将得到的混合体系进行干燥后研磨处理，得到粉体材料；
S02.在还原气氛下，将粉体材料在温度为600～800℃的条件下退火处理4～8h，制得在银核表面包覆碳包覆层的银碳电极材料。
本申请实施例提供的银碳电极材料的制备方法，采用湿化学法将有机碳源和银源混合在溶剂中，使有机碳包覆在银源的表面；干燥后在温度为600～800℃的条件下烧制，使有机碳源碳化，在银颗粒表面形成碳包覆层。由此得到的银碳材料包覆效果好，颗粒小且均匀。此外，该方法操作简单，能够大规模生产；更重要的是，碳以壳的形式包覆在银表面，可以应用于海水淡化电池的电极材料，制作氯离子储存/释放电极，解决银电极在储氯过程中因生成的氯化银导电性差而循环寿命短的问题。
上述步骤S01中，用于制备银碳电极材料的银源，可以为银盐，也可以为银单质。其中，银单质为纳米银。在一些实施例中，银单质的粒径为100～150nm。在一些实施例中，银盐可以选自硝酸银，但不限于此。因当理解的是，由于硫酸盐溶解性差特别是在水中的溶解性差，且不易还原，不优选作为本申请实施例制备银碳电极材料的银源。
用于制备银碳电极材料的有机碳源为可以在加热碳化后形成碳材料的有机物。应当注意的是，在一些实施例中，但用于制备银碳电极材料的银源为银盐时，有机碳源为能够将银盐还原为银单质的有机碳源，从而在制备过程中，有机碳源将银盐还原成银单质，即银核。在一些实施例中，有机碳源选自柠檬酸、葡萄糖、蔗糖中的至少一种。
在一些实施例中，有机碳源为柠檬酸，银源为硝酸银。在这种情况下，柠檬酸不仅用于将硝酸银还原，形成银碳电极材料的银核，而且还能附着在银核表面，碳化成碳材料，包覆在银核表面。采用上述原料制备银碳材料，不仅操作简单，而且有利于获得粒径均匀，颗粒尺寸合适(200～250nm)的银碳电极材料。
在一些实施例中，当银源为银单质时，将有机碳源和银源在溶剂中混合的步骤为：将银单质与有机碳源分散在溶剂中，形成混合体系。在这种情况下，有机碳源附着在银单质表面，并通过后续步骤的加热处理，有机碳源碳化并在银单质表面形成包覆层。
在一些实施例中，当银源为银盐时，将有机碳源和银源在溶剂中混合的步骤为：将银盐和有机碳源溶解在溶剂中，形成混合体系，其中，有机碳源为能够将银盐还原为银单质的有机碳源。示例性的，以有机碳柠檬酸作为碳源，以硝酸银作为银源，将柠檬酸和硝酸混合在去离子水中。
在一些实施例中，以有机碳柠檬酸作为碳源，以硝酸银作为银源，将柠檬酸和硝酸按照物质摩尔比为1∶0.75-6的比例，混合溶解在去离子水中。在这种情下，柠檬酸将硝酸银还原，形成银碳电极材料的银核，同时，附着在银核表面的碳源碳化成碳材料，包覆在银核表面，并形成厚度合适的碳包覆层。
本申请实施例中，溶剂为对有机碳源和银源具有较好分散或溶解性的溶剂，示例性的，溶剂为去离子水。
在一些实施例中，将得到的混合体系置于磁力搅拌器中进行搅拌处理，促进有机碳源和银源的均匀混合。特别是当银源为银盐时，磁力搅拌器还用于促进银盐的溶解，进而促进有机碳源和银源的均匀混合。
本申请实施例中，将得到的混合体系进行干燥，去除溶剂。在一些实施例中，将得到的混合体系进行干燥的温度为80-160℃，干燥时间为12-16h。在这种情况下，通过干燥处理去除混合体系中的溶剂，如去离子水，得到灰色粉末。若干燥的温度过高，有机碳源的碳化和/或铟盐的还原提前，而在溶液体系中发生碳化或还原，不利于获得粒径小且均匀的银碳颗粒，从而不能作为电极材料使用。
之后，对得到的物料进行研磨处理，将结块磨成颗粒状，得到粉体材料。在一些实施例中，研磨处理的时间为30-60min。
上述步骤S02中，提供还原气氛，一方面，还原气氛用于有机碳源的碳化；另一方面，当银源为银盐时，还原气氛还用于银盐还原为银单质。在一些实施例中，还原气氛可以为氢气和氩气的混合气氛。在一些实施例中，在放置粉体材料的退火装置中通入还原性气体，以置换装置中的空气或含氧气体。
进一步的，将经干燥和研磨后的粉体材料在温度为600～800℃的条件下退火处理4～8h，在这种情况下，包覆在银源表面的有机碳源碳化形成碳材料。此外，当银源为银盐时，银盐在该温度条件下，在还原性有机碳源和还原气体气氛中，还原为银单质，最终制得在银核表面包覆碳包覆层、且尺寸合适的银碳电极材料。若退火处理的温度过高或时间过长，导致得到的银碳材料的粒径过大，包覆层厚度过厚，不利于提高银碳材料作为电极材料的性能。
在一些实施例中，以升温速率为5℃/min的速率进行升温，直至达到退火温度。在这种情况下，温度均匀上升，有利于提高银碳材料的颗粒均匀性。
示例性的，本申请实施例提供一种银碳电极材料的制备方法，包括如下步骤：
以有机碳柠檬酸(C6H8O7)为碳源，硝酸银(AgNO3)为银源，将C6H8O7与AgNO3以物质摩尔比为1∶0.75-6的比例混合溶解在去离子水中，混合后的溶液在磁力搅拌器上搅拌30min后转移到烘箱中，以80-160℃干燥12-16h，将干燥后的灰色粉末在研钵中研磨30-60min，转移到石英槽中；在氢氩混合气的氛围下600-800℃退火4～8h，制得银碳电极材料。
本申请实施例第三方面提供银碳电极材料在海水淡化装置中的应用。
以本申请实施例提供的银碳电极材料作为海水淡化电池的电极材料，能提供良好的离子传输通道，可以有效提高银电极循环寿命。因此，本申请实施例提供的银碳电极材料在海水淡化装置中的应用，可以有效提高以银为电极材料的银电极在储氯过程中导电性，提高海水淡化装置的循环寿命。
本申请实施例中，海水淡化装置可以为海水淡化电池，也可以为能够发挥海水淡化电池作用原理的各部件之后。具体的，银碳电极材料在海水淡化装置中的应用，可以为：银碳电极材料作为储氯电极的电极材料。
在一些实施例中，应用包括以下步骤：
将银碳电极材料研磨后，与活性炭、聚偏氟乙烯混合得到第一混合物，将第一混合物加入N-甲基吡咯烷酮中，搅拌2-6h，获得第一浆料混合物；将第一浆料混合物涂抹于碳纸上，在温度为80～120℃的条件下真空干燥8-16h，获得银碳电极片；
将活性炭和聚四氟乙烯混合制成第二混合物，在第二混合物中加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌2-6h，获得第二浆料混合物；将第二浆料混合物涂抹于碳纸上，在80～120℃真空干燥箱中干燥8-16h，获得活性炭电极片；
以银碳电极片为工作电极，以活性炭电极片为对极，以银/氯化银电极为参比电极，固定在电解槽中，以含氯化钠的溶液作为电解质，进行除盐。
由此得到的海水淡化装置在海水除盐时，具有较高的除盐量和较好的循环使用寿命。
在一些实施例中，第一混合物与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1∶(1.5-4)。
在一些实施例中，第二混合物与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1∶(2-6)。
在一些实施例中，第二混合物种活性炭、聚四氟乙烯的质量比为(3～5)∶1。
在一些实施例中，含氯化钠的溶液中，氯化钠的浓度为0.1-1mol/L。
下面结合具体实施例进行说明。应当注意的是，下述实施例中，首先确保生产区域和设备整洁干燥，将使用的器皿清洗干净并烘干。
实施例1
银碳材料的制备：以有机碳柠檬酸(C6H8O7)为碳源，硝酸银(AgNO3)为银源，以C6H8O7与AgNO3的物质摩尔比为1∶2的比例混合溶解在去离子水中，混合后的溶液在磁力搅拌器上搅拌30min后转移到烘箱中，在温度为80℃的条件下干燥12h，将干燥后的灰色粉末在研钵中研磨30min，转移到石英槽中，预通气1h，使材料完全处于氢氩混合气氛围中，然后以5℃/min的升温速率将温度升至700℃退火5h，制得银碳材料。
将制备的银碳材料在研钵中研磨30min，与活性炭、聚偏氟乙烯按照8∶1∶1的质量比混合得第一混合物，然后将第一混合物加入N-甲基吡咯烷酮中，搅拌4h，获得第一浆料混合物，其中，第一混合物与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1∶2；将得到的第一浆料混合物涂抹于碳纸上，在80℃真空干燥箱中干燥12h即可获得银碳电极片，测试其性能。
将活性炭、聚四氟乙烯以4∶1的质量比混合制成第二混合物，然后在第二混合物中加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌4h，获得第二浆料混合物，其中，第二混合物与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1∶4；将得到的第二浆料混合物涂抹于碳纸上，在80℃真空干燥箱中干燥12h即可获得活性炭电极片。
将制备的银碳电极和活性炭电极与银/氯化银参比电极组成三电极体系，固定在电解槽中，以1mol/L的NaCl溶液作为电解质，测试银碳电极的除盐性能。
图1是实施例1提供的银碳材料的扫描电镜图，由图1可以看出，实施例1制得的银碳材料颗粒小且较均匀。
图2是实施例1提供的银碳电极在2mV/s的扫描速率下于1mol/L的NaCl溶液中的CV曲线，可以看出银碳电极在0.202V/-0.178V处存在一对与氯离子嵌入/脱嵌反应有关的氧化还原峰，其所对应如下Ag+/Ag的氧化还原反应：
而且呈现出很好的对称性，表明所制备的银碳材料具有很好的可逆性。
图3是实施例1提供的银碳电极在100mA/g的电流密度下于1mol/L的NaCl溶液中的充放电曲线。由图可见，在0.83V/0.33V处出现充电/放电平台，分别对应于银碳电极的嵌氯/脱氯反应。电极除盐容量为288mg/g，盐化容量为293mg/g。
图4是实施例1提供的银碳材料电极的稳定性图，展示了电极的循环稳定性测试结果。银碳电极在1mol/L的NaCl溶液中电流密度为100mA/g下的循环性能，测试了200个循环，电极初始除盐量为359mg/g，经过200个循环后除盐量稳定在80mg/g，表明电极具有较好的循环稳定性。在循环过程中电极的库伦效率稳定在90％左右。
实施例2
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：将C6H8O7与AgNO3的摩尔比设置为1∶6。
将实施例2制备的银碳电极进行性能测试。当其余条件均不变，只改变C6H8O7与AgNO3的配比，测试结果显示，电极的电化学性能较好，CV图显示出的氧化峰和还原峰明显，对称性较好，电极也具有较高的稳定性，经过50次循环后，除盐容量稳定在75mg/g。
实施例3
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：将C6H8O7与AgNO3的摩尔比设置为2∶3。
将实施例3制备的银碳电极进行性能测试。当其余条件均不变，只改变C6H8O7与AgNO3的配比，测试结果显示，电极的电化学性能较好，CV图显示出的氧化峰和还原峰明显，对称性较好。通过充放电测试，电极也具有较高的稳定性，经过50次循环后，除盐容量稳定在110mg/g。
实施例4
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：将电解液浓度设置为0.3mol/L。
将实施例4制备的银碳电极进行性能测试。当其余条件均不变，只改变电解液氯化钠溶液的浓度时，测试结果显示，电极的电化学性能较好，通过充放电测试，电极也具有较高的稳定性，经过50次循环后，除盐容量稳定在130mg/g。
实施例5
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：将电解液浓度设置为0.6mol/L。
将实施例4制备的银碳电极进行性能测试。当其余条件均不变，只改变电解液氯化钠溶液的浓度时，测试结果显示，电极的电化学性能较好，通过充放电测试，电极也具有较高的稳定性，经过50次循环后，除盐容量稳定在105mg/g。
对比例1
与实施例1的不同之处在于：不包括银碳材料的制备步骤，直接采用银作为电极(即采用银电极替代银碳电极)。
银电极进行性能测试可知，当其余条件均不变，通过测试结果可知，银电极的极化大于银碳电极的极化，经过50次循环后，除盐容量稳定在73mg/g。可见，本申请实施例提供的银碳电极材料，具有更好的除盐效果和循环性能。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种银碳电极材料，其特征在于，所述银碳电极材料由银和碳组成，包括银核，以及包覆在所述银核表面的碳包覆层。
2.如权利要求1所述的银碳电极材料，其特征在于，所述银碳电极材料的粒径为200～250nm。
3.如权利要求1或2所述的银碳电极材料，其特征在于，所述银碳电极材料为球形颗粒。
4.一种银碳电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将有机碳源和银源在溶剂中混合，将得到的混合体系进行干燥后研磨处理，得到粉体材料；
在还原气氛下，将所述粉体材料在温度为600～800℃的条件下退火处理4～8h，制得在银核表面包覆碳包覆层的银碳电极材料。
5.如权利要求4所述的银碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述银源为银盐或银单质，其中，所述银单质为纳米银。
6.如权利要求5所述的银碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述银源为银盐，所述有机碳源为能够将所述银盐还原为银单质的有机碳源。
7.如权利要求6所述的银碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述有机碳源选自柠檬酸、葡萄糖、蔗糖中的至少一种。
8.如权利要求4至7任一项所述的银碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述有机碳源为柠檬酸，所述银源为硝酸银，且所述柠檬酸和所述硝酸银的摩尔比为1:0.75-6；
所述溶剂为去离子水；
所述干燥的温度为80～160℃，时间为12～16h。
9.如权利要求1～3任一项所述的银碳电极材料或权利要求4～8任一项所述的方法制得的银碳电极材料在海水淡化装置中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：
将所述银碳电极材料研磨后，与活性炭、聚偏氟乙烯混合得到第一混合物，将所述第一混合物加入N-甲基吡咯烷酮中，搅拌2-6h，获得第一浆料混合物；将所述第一浆料混合物涂抹于碳纸上，在温度为80～120℃的条件下真空干燥8-16h，获得银碳电极片；
将活性炭和聚四氟乙烯混合制成第二混合物，在所述第二混合物中加入N-甲基吡咯烷酮，搅拌2-6h，获得第二浆料混合物；将所述第二浆料混合物涂抹于碳纸上，在80～120℃真空干燥箱中干燥8-16h，获得活性炭电极片；
以所述银碳电极片为工作电极，以所述活性炭电极片为对极，以银/氯化银电极为参比电极，固定在电解槽中，以含氯化钠的溶液作为电解质，进行除盐。
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