CN115463625B - 银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种银纳米线‑木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法和应用。本发明制备得到的银纳米线‑木质素衍生碳复合气凝胶，银纳米线均匀的分散，银纳米线在木质素的包裹下，形成一个互相连通的网络结构，且形成多孔结构，使电极材料具有更高的比表面积和利于吸附的介孔结构。具体的，本发明利用快速冷冻的方法，将银纳米线包裹在木质素中，避免了银纳米线的团聚，木质素特有的粘结性、分散性、螯合性将银纳米线均匀的分散，并且形成一个互相连通的网络结构，通过冷冻干燥的方式去除溶剂，有益于得到疏松多孔的介孔结构，可以得到更多的活性位点，能够有效的进行离子的吸附，在电容去离子领域有着良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电容去离子技术领域，尤其涉及一种银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
电容去离子技术是一种新型的脱盐技术，它是在一对多孔电极之间施加外部静电场(一般小于2.0V)，以诱导溶液中的离子被带相反电荷的电极表面，由于活性物质内部具有孔隙结构，盐离子会被吸附在孔内而储存，以达到脱盐的目的，最终这些离子存储在溶液和电极之间形成的双电层(EDL)内。EDL中储存的离子在去离子后通过消除或反转施加的电场释放到本体溶液中。同时，电极被再生并准备用于下一个吸收循环。具体操作为将施加的电压反接或者电极短接时，原先被吸附的离子由于电荷同性相斥作用，从活性物质表面或者内部孔隙开始被排出，电极得到再生。这种技术适用于苦咸水或者盐浓度较低的水域，其成本较低，设备简单，且无二次污染，是一种廉价、环保型脱盐技术。但是其也存在着一些不足，目前电容去离子只能被应用于低浓度盐水的处理，因此电容去离子被越来越多的研究者所关注。然而传统碳基电容去离子系统的最大脱盐能力约为20mg g-1，这对于实际应用来说太低。因此，电容去离子的研究重点已经转移到使用基于法拉第材料的电极的法拉第电化学去离子系统的开发，该电极具有比碳基电极显著更高的离子存储容量。高性能电极材料应具有以下性能：高比表面积，化学稳定性，优异的导电性等。
银纳米线是一种纳米尺度上的金属纳米线，银纳米线除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，还具有高比表面积，透光性，耐曲挠性，在新能源、光电材料和超级电容器等领域具有重要的研究意义。在电容去离子领域中，银基材料被应用于除氯电极，银纳米线由于其纳米尺寸效应及其高比表面积，通过法拉第反应对阴离子进行吸附。
木质素是构成植物细胞壁的成分之一，来源广泛，是一种可再生的生物质资源。木质素主要由愈创木基(G)、紫丁香基(S)和对羟苯基(H)三种结构单元连续脱氢聚合形成三维无定型天然高分子。因此，木质素的化学结构中含有多种可反应官能团，如醇羟基(-OH)、酚羟基(Ph-OH)、羰基(C＝O)、甲氧基(-OCH3)、碳碳双键(C＝C)等。木质素表面丰富的可反应官能团可与高分子纳米纤维之间形成较强的物理(包括氢键、范德华力等)和化学(化学反应)相互作用，进而达到调节多级孔结构和增强力学强度的目的。
利用木质素以及银纳米线有望制备得到具有更高的比表面积的电容去离子电极材料，然而目前并没有公开利用木质素以及银纳米线制备电容去离子电极材料的技术方案。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法和应用，本发明提供的银纳米线-木质素衍生碳气凝胶，银纳米线在木质素的包裹下均匀的分散，形成一个互相连通的网络结构，且在冷冻干燥的辅助下形成疏松多孔的结构，使电极材料具有更高的比表面积和利于吸附的介孔结构。
第一方面，本发明提供了一种银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶，包括包括银纳米线和木质素衍生碳，所述银纳米线在所述木质素衍生碳的包裹下形成互相连通的多孔的网络结构。
第二方面，本发明还提供了一种所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
将木质素加入至水中，然后加入银纳米线，搅拌后得到银纳米线-木质素分散液；
将银纳米线-木质素分散液冷冻成固体后，再进行冷冻干燥，得到银纳米线-木质素复合气凝胶；
将银纳米线-木质素复合气凝胶进行高温处理，即得银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶。
优选的是，所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，所述高温处理具体为：将银纳米线-木质素复合气凝胶以2～10℃/min速率升温至400～800℃，并保温1～4h。
优选的是，所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，所述冷冻干燥的温度为-20～-60℃、时间为24～96h。
优选的是，所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，将银纳米线-木质素分散液滴入液氮中冷冻成固体。
优选的是，所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，所述银纳米的制备方法为：以硝酸银、乙二醇、氯化钠和聚乙烯吡咯烷酮为原料，采用多元醇法制备得到银纳米线。
优选的是，所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，所述银纳米的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇混合后搅拌并升温至120～180℃，然后加入含有氯化钠的乙二醇溶液，继续搅拌后，再加入含有硝酸银的乙二醇溶液，反应后，过滤、洗涤，即得银纳米线。
优选的是，所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、含有氯化钠的乙二醇溶液、含有硝酸银的乙二醇溶液的质量体积比为(2～5)g:(60～80)g:(40～100)μL:(10～80)μL；
所述含有氯化钠的乙二醇溶液中氯化钠的浓度为0.2～0.6M；
所述含有硝酸银的乙二醇溶液中硝酸银的浓度为0.5～2.5M；
所述银纳米线-木质素分散液中银纳米线的质量分数为10～90％。
第三方面，本发明还提供了一种所述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶或所述的制备方法制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶在制备电容去离子电极中的应用。
优选的是，所述的应用，所述电容去离子电极的制备方法为：将所述银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶、粘结剂以及导电剂加入至溶剂中，得到浆料；
将浆料涂覆在电极片上，干燥，即得电容去离子电极。
本发明的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶，银纳米线均匀的分散，银纳米线在木质素的包裹下，形成一个互相连通的网络结构，且形成多孔结构，使电极材料具有更高的比表面积和利于吸附的介孔结构。具体的，本发明利用快速冷冻的方法，将银纳米线包裹在木质素中，避免了银纳米线的团聚，木质素特有的粘结性、分散性、螯合性将银纳米线均匀的分散，并且形成一个互相连通的网络结构，通过冷冻干燥的方式去除溶剂，有益于得到疏松多孔的介孔结构，可以得到更多的活性位点，能够有效的进行离子的吸附，在电容去离子领域有着良好的应用前景。
2、本发明制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶，银纳米线通过法拉第反应吸附阴离子，可作为电容去离子技术的正极材料；
3、本发明制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶作为电容去离子电极材料，在40ml盐水浓度为490mg/L的盐水中吸附1h，外部施加电压为1.2V，达到了超高的SAC值90.3mg g-1，最大吸附速率为19.0mg g-1min-1，平均吸附速率为1.5mg g-1min-1(吸附1h的平衡状态下)，电荷效率为76.1％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的介绍。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1～3中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的XRD图谱；
图3为本发明实施例1～3中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的Tg图；
图4为本发明实施例1～3和对比例中制备的电容去离子电极材料的电吸附容量及电荷效率图；
图5为实施例1和对比例1中制备的电容去离子电极材料电吸附速率的Regone图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶，包括包括银纳米线和木质素衍生碳，银纳米线在所述木质素衍生碳的包裹下形成互相连通的多孔的网络结构。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种上述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将木质素加入至水中，然后加入银纳米线，搅拌后得到银纳米线-木质素分散液；
S2、将银纳米线-木质素分散液冷冻成固体后，再进行冷冻干燥，得到银纳米线-木质素复合气凝胶；
S3、将银纳米线-木质素复合气凝胶进行高温处理，即得银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶。
本申请的制备方法制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶，银纳米线均匀的分散，银纳米线在木质素的包裹下，形成一个互相连通的网络结构，且形成多孔结构，使电极材料具有更高的比表面积和利于吸附的介孔结构。具体的，本申请利用快速冷冻的方法，将银纳米线包裹在木质素中，避免了银纳米线的团聚，木质素特有的粘结性、分散性、螯合性将银纳米线均匀的分散，并且形成一个互相连通的网络结构，通过冷冻干燥的方式去除溶剂，有益于得到疏松多孔的介孔结构，可以得到更多的活性位点，能够有效的进行离子的吸附，在电容去离子领域有着良好的应用前景。
在一些实施例中，高温处理具体为：将银纳米线-木质素复合气凝胶以2～10℃/min速率升温至400～800℃，并保温1～4h。
在一些实施例中，冷冻干燥的温度为-20～-60℃、时间为24～96h。
在一些实施例中，将银纳米线-木质素分散液滴入液氮中冷冻成固体。
在一些实施例中，银纳米的制备方法为：以硝酸银、乙二醇、氯化钠和聚乙烯吡咯烷酮为原料，采用多元醇法制备得到银纳米线。
在一些实施例中，银纳米的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇混合后搅拌并升温至120～180℃，然后加入含有氯化钠的乙二醇溶液，继续搅拌后，再加入含有硝酸银的乙二醇溶液，反应后，过滤、洗涤，即得银纳米线。
在一些实施例中，聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、含有氯化钠的乙二醇溶液、含有硝酸银的乙二醇溶液的质量体积比为(2～5)g:(60～80)g:(40～100)μL:(10～80)μL；
含有氯化钠的乙二醇溶液中氯化钠的浓度为0.2～0.6M；
含有硝酸银的乙二醇溶液中硝酸银的浓度为0.5～2.5M；
银纳米线-木质素分散液中银纳米线的质量分数为10～90％。
需要指出的是，本申请在银纳米线合成过程中有聚乙烯吡咯烷酮的存在，简单的清洗并不能将聚乙烯吡咯烷酮完全去除，因此银纳米线中含有少量聚乙烯吡咯烷酮。聚乙烯吡咯烷酮含有大量羟基，而木质素表面的基团通过聚乙烯吡咯烷酮的羟基将银纳米线铆住，又因为木质素良好的分散性，将包裹的银纳米线均匀分散，并形成相互连接的银纳米线网络。为了防止银纳米线-木质素在传统冷冻的作用下形成片层结构，破坏其多孔的网络结构，采用将银纳米线-木质素分散液滴入液氮中，通过快速的冷冻将银纳米线包裹在木质素中，采用快速冷冻的方法将银纳米线-木质素的网络结构最大程度的保留下来。
在一些实施例中，以硝酸银、乙二醇、氯化钠和聚乙烯吡咯烷酮为原料，采用多元醇法制备银纳米线，对其进行定量，得银纳米线，其长径比大于等于40；具体的，银纳米线的制备方法为：
a、将2.0～5.0g聚乙烯吡咯烷酮和60.0～80.0g乙二醇加入到三口烧瓶中，在油浴锅中磁力搅拌并升温至120～180℃；
b、待聚乙烯吡咯烷酮完全溶解于乙二醇后，在120～180℃条件下加入40～100μL的0.2～0.6M的含有氯化钠的乙二醇溶液；
c、2～8min后利用蠕动泵以0.1～0.8mL/min的滴加速度将0.5～2.5M含有硝酸银的乙二醇溶液加入到反应体系中；
d、当溶液变为浑浊液体时，将剩余硝酸银的乙二醇溶液迅速倒入体系中，继续搅拌反应10～60min，所用的含有硝酸银的乙二醇溶液总共体积为10～80μL；
e、反应结束后，冷却至室温，将所得溶液静置，加去离子水稀释，然后用PVDF微孔滤膜抽滤洗涤，除去多余的聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇；将滤饼再次分散在水中洗涤抽滤，重复2～6次，得到银纳米线；
f、将银纳米线分散在去离子水中保存备用。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种上述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶或上述的制备方法制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶在制备电容去离子电极中的应用。具体的，本发明制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶，银纳米线通过法拉第反应吸附阴离子，可作为电容去离子技术的正极材料。
在一些实施例中，电容去离子电极的制备方法为：将上述的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶、粘结剂以及导电剂加入至溶剂中，得到浆料；
将浆料涂覆在电极片上，干燥，即得电容去离子电极。
具体的，粘结剂可采用聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)乳液和羧甲基纤维素(CMC)等，导电剂可采用导电炭黑、碳纳米管和石墨烯等，溶剂可采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)等，电极片可为石墨片；
在一些实施例中，将浆料涂覆在电极片上，在40～100℃的温度下真空干燥8～24h，即得电容去离子电极。
在一些实施例中，银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶、粘结剂、导电剂、溶剂的质量比为(5～9):(1～3):(0.5～2):(30～60)。
本申请制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶作为电容去离子电极材料，在40ml盐水浓度为490mg/L的盐水中吸附1h，外部施加电压为1.2V，达到了超高的SAC值90.3mg g-1，最大吸附速率为19.0mg g-1min-1，平均吸附速率为1.5mg g-1min-1(吸附1h的平衡状态下)，电荷效率为76.1％。
以下进一步以具体实施例说明本申请的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶及其制备方法和应用。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
本申请实施例提供了一种银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用多元醇法制备银纳米线，具体包括以下步骤：
a、配制80μL 0.4M的含有氯化钠的乙二醇溶液；配制40μL 1M的含有硝酸银的乙二醇溶液；
b、将4.01g聚乙烯吡咯烷酮和78.854g乙二醇加入到三口烧瓶中，在油浴锅中磁力搅拌并升温至160℃；
c、待聚乙烯吡咯烷酮完全溶解于乙二醇后，在160℃条件下加入80μL的0.4M的含有氯化钠的乙二醇溶液；
d、3min后利用蠕动泵以0.4mL/min的滴加速度将1M含有硝酸银的乙二醇溶液加入到步骤c中的反应体系中；
e、当溶液变为浑浊液体时，将余下的含有硝酸银的乙二醇溶液倒入步骤d中的反应体系中，继续搅拌反应30min；
e、反应结束后，冷却至室温，将所得溶液静置，加去离子水稀释，然后用PVDF微孔滤膜抽滤洗涤，除去多余的聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇；将滤饼再次分散在水中洗涤抽滤，重复3次，得到银纳米线；再将银纳米线加入至水中并使其浓度为10mg/mL；
S2、将0.16g的木质素(购买自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司(Sigma-Aldrich))加入至80mL去离子水中，磁力搅拌30min，然后加入16mL银纳米线溶液(步骤e中得到的10mg/mL的银纳米线溶液)，继续搅拌分散2h，得到银纳米线-木质素分散液；
S3、将银纳米线-木质素分散液逐滴滴入液氮中，通过快速的冷冻将银纳米线包裹在木质素中，然后于-57℃下冷冻干燥72h，得到银纳米线-木质素复合气凝胶；
S4、将步骤S3中得到的银纳米线-木质素复合气凝胶置于管式炉中，在氩气氛围中进行高温处理，得到银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶，记作Ag NWs/CA-1-1；其中，高温处理具体为：以5℃/min升温速率由室温升温至600℃并保温2h。
本申请实施例还提供了一种电容去离子电极的制备方法，包括以下步骤：
S1、将实施例1中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶、聚偏氟乙烯(PVDF)和导电炭黑加入至N-甲基吡咯烷酮(NMP)，搅拌混合物10h，得到浆料；
S2、将步骤S1中得到的浆料用刮刀涂覆于5×5cm2的石墨片上，在80℃的温度下真空干燥12h，即得电容去离子电极；
其中，银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶、聚偏氟乙烯(PVDF)、导电炭黑和N-甲基吡咯烷酮的质量比为7:2:1:51。
实施例2
本申请实施例提供的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S2中加入的木质素为0.32g(银纳米线和木质素的质量比为1:2)，其余工艺条件均与实施例1相同，制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶记作Ag NWs/CA-1-2。
本申请实施例提供的电容去离子电极的制备方法，同实施例1，不同在于，使用的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶为实施例2中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶。
实施例3
本申请实施例提供的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S2中加入的木质素为0.08g(银纳米线和木质素的质量比为2:1)，其余工艺条件均与实施例1相同，制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶记作Ag NWs/CA-2-1。
本申请实施例提供的电容去离子电极的制备方法，同实施例1，不同在于，使用的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶为实施例3中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶。
对比例1
本对比例提供了一种木质素衍生碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将0.4g的木质素(购买自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司(Sigma-Aldrich))加入至200mL去离子水中，磁力搅拌2h，得到分散液；
S2、将分散液逐滴滴入液氮中，将其冷冻为固体，然后于-57℃下冷冻干燥72h，得到木质素气凝胶；
S3、将步骤S2中得到的木质素气凝胶置于管式炉中，在氩气氛围中进行高温处理，得到木质素衍生碳气凝胶，记作CA；其中，高温处理具体为：以5℃/min升温速率由室温升温至600℃并保温2h。
本对比例提供的电容去离子电极的制备方法，同实施例1，不同在于，使用对比例1中制备得到的木质素衍生碳气凝胶代替实施例1中的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶。
性能测试
1、扫描电镜测试
图1为实施例1～3中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的扫描电镜图；图1中(a)和(a1)为实施例2中制备得到的Ag NWs/CA-1-2在不同倍率下的SEM图、(b)和(b1)为实施例1中制备得到的Ag NWs/CA-1-1在不同倍率下的SEM图、(c)和(c1)为实施例3中制备得到的Ag NWs/CA-2-1在不同倍率下的SEM图。
从图1中可以看出，本发明制备得到的银纳米线/木质素衍生碳复合气凝胶银纳米线被木质素衍生碳所包覆，银纳米线分布均匀，并且形成一个互相连通的网络结构，通过冷冻干燥的方式去除溶剂，有益于得到疏松多孔的介孔结构，可以得到更多的活性位点。
2、X射线衍射测试
图2为实施例1中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的XRD图谱。从图2中可以看出，经过高温碳化处理后并没有改变银纳米线的晶型(面心立方晶型)，不会损伤其性能。
3、热重分析测试
图3为实施例1～3中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的Tg图。具体的，图3中a为实施例2中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶(Ag NWs/CA-1-2)、b为实施例1中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶(Ag NWs/CA-1-1)、c为实施例3中制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶(Ag NWs/CA-2-1)的Tg图。
从图3可知，经过高温碳化后，银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶中银纳米线和碳的质量比为：Ag NWs/CA-1-2的银纳米线和碳的质量比约为7:1；Ag NWs/CA-1-1的银纳米线和碳的质量比约为4:1；Ag NWs/CA-2-1的银纳米线和碳的质量比约为2:1。
4、电容去离子性能测试
测试方法：采用恒电压模式对实施例1～3以及对比例1中制备的电容去离子电极材料进行电容去离子性能测试，选用NaCl溶液作为测试溶液，其电导率为1000μs/cm(浓度为490mg/L)，施加电压为1.2V，吸附时间为1h。
图4为实施例1～3和对比例中制备的电容去离子电极材料用于电容去离子的电吸附容量及电荷效率图。
由图4可知，实施例2中采用Ag NWs/CA-1-2制备的电容去离子电极的电吸附容量为53.4mg g-1，电荷效率为80.4％；实施例1中采用Ag NWs/CA-1-1制备的电容去离子电极的电吸附容量为90.3mg g-1，电荷效率为76.1％；实施例3中采用Ag NWs/CA-2-1制备的电容去离子电极的电吸附容量为69.4mg g-1，电荷效率为69.2％；对比例1中采用CA制备的电容去离子电极的电吸附容量为34.7mg g-1，电荷效率为68.4％；由此可见Ag NWs/CA-1-1较其他材料具有更好的电吸附性能。
图5为实施例1和对比例1中制备的电容去离子电极材料用于电容去离子的Regone图，Regone图是评价电容去离子电极的综合脱盐表现，Ragone曲线越往右同时越往上偏移，意味着电极具有较大的电吸附容量和较快的电吸附速率。由图5可知实施例1中采用AgNWs/CA-1-1制备的电容去离子电极的Ragone曲线在CA的右上方，这证明本发明制备得到的银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶(Ag NWs/CA-1-1)作为电极材料，可以在最快的时间内吸附最多的离子，Ag NWs/CA-1-1最大平均吸附速率为19.0mg g-1min-1，平均吸附速率为1.5mg g-1min-1(吸附1h的平衡状态下)，远超于其他材料的吸附速率。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶在制备电容去离子电极中的应用，所述银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶包括银纳米线和木质素衍生碳，所述银纳米线在所述木质素衍生碳的包裹下形成互相连通的多孔的网络结构；
所述银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
将木质素加入至水中，然后加入银纳米线，搅拌后得到银纳米线-木质素分散液；
将银纳米线-木质素分散液冷冻成固体后，再进行冷冻干燥，得到银纳米线-木质素复合气凝胶；
将银纳米线-木质素复合气凝胶进行高温处理，即得银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶；
所述高温处理具体为：将银纳米线-木质素复合气凝胶以2~10 ℃/min速率升温至400~800 ℃，并保温1~4 h；
所述冷冻干燥的温度为-20~-60 ℃、时间为24~96 h；
将银纳米线-木质素分散液滴入液氮中冷冻成固体；
将木质素加入至水中，然后加入银纳米线，搅拌后得到银纳米线-木质素分散液具体包括：将0.08~0.32 g的木质素加入至80 mL水中，然后加入16 mL、10 mg/mL的银纳米线溶液，搅拌得到银纳米线-木质素分散液；
所述银纳米的制备方法为：以硝酸银、乙二醇、氯化钠和聚乙烯吡咯烷酮为原料，采用多元醇法制备得到银纳米线。
2.如权利要求1所述的应用，所述银纳米的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇混合后搅拌并升温至120~180 ℃，然后加入含有氯化钠的乙二醇溶液，继续搅拌后，再加入含有硝酸银的乙二醇溶液，反应后，过滤、洗涤，即得银纳米线。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、含有氯化钠的乙二醇溶液、含有硝酸银的乙二醇溶液的质量体积比为(2~5)g:(60~80)g:(40~100)μL:(10~80)μL；
所述含有氯化钠的乙二醇溶液中氯化钠的浓度为0.2~0.6 M；
所述含有硝酸银的乙二醇溶液中硝酸银的浓度为0.5~2.5 M；
所述银纳米线-木质素分散液中银纳米线的质量分数为10~90%。
4.如权利要求1所述的应用，所述电容去离子电极的制备方法为：将所述银纳米线-木质素衍生碳复合气凝胶、粘结剂以及导电剂加入至溶剂中，得到浆料；
将浆料涂覆在电极片上，干燥，即得电容去离子电极。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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