改性炭黑导电剂强化流动电容去离子脱盐性能的机制OA北大核心CSTPCD

流动电极电容去离子是一种可连续运行、低能耗的新型电化学脱盐技术。在流动电极中添加导电剂是提升其脱盐性能的常用手段,但常用的导电剂如炭黑(carbon black CB)、碳纳米管(carbon nanotubes CNT)等的强疏水性会影响流动电极的电子传递效率和流动性,因此,提高导电剂亲水性并充分利用其吸附能力是提高流动电极脱盐性能的关键。本研究利用H_(2)O_(2)对炭黑进行氧化改性,通过调节氧化时间,制备了系列具有不同亲水性、表面含氧官能团的炭黑改性材料(CBO),并对其进行了详细的物理和电化学特性表征。在此基础上进一步探究了系列炭黑材料作为导电剂对装置脱盐效果的影响规律,同时优化了系统运行参数。结果表明,由H_(2)O_(2)氧化12 h所制备的炭黑材料作为导电剂时,装置具有较好的脱盐性能,在CBO-12投加量为0.25%、施加电压为1.2 V时,装置的平均除盐速率和电荷效率分别为0.464μmol∙(cm^(2)∙min)^(−1)和83.1%。进一步表征发现,优异的脱盐性能归因于适当的氧化改性,可有效改善CB的疏水性,并在其表面引入大量含氧官能团,在改善流动电极电荷传递能力的同时,还能充分利用改性CB的吸附性能。