[发明专利]银碳电极材料及其制备方法和应用

说明书

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。

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(Na_2-xMn₅O₁₀、Na_0.44MnO₂)、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；