聚间苯二胺/碳纳米管复合材料制备及其电容法脱盐研究

作者：王世轩; 蔡延萌; 徐世昌; 王越^*

来源：化学工业与工程, 2022, 39(02): 90-99.

DOI：10.13353/j.issn.1004.9533.20210303

• 电容去离子
• 碳纳米管
• 复合材料
• 导电聚合物
• 聚间苯二胺

采用原位氧化聚合方法制备聚间苯二胺(PmPD)和碳纳米管(CNT)复合电极材料(PmPD@CNT),考察了PmPD的添加对复合材料亲水性、电化学性能的影响，研究了以PmPD@CNT为电极的电容法脱盐(Capacitive Deionization, CDI)性能。扫描电镜和透射电镜分析表明PmPD的球形形貌保留在复合材料中且均匀包裹在CNT外表面。接触角测试证明，与CNT(107°)相比，PmPD@CNT的接触角(61°)显著降低，亲水性明显提高。X射线衍射和拉曼光谱图的测试结果证明PmPD@CNT相比CNT有更多的缺陷点位，有利于提高离子吸附能力。电化学测试证明，PmPD@CNT(72.5 F·g-1,0.071Ω)比CNT(27.4 F·g-1,0.089Ω)具有更高的比电容和较低的电阻。将PmPD@CNT制备成固体电极用于CDI组件进行饱和脱盐测试，结果表明以500 mg·L-1的NaCl溶液为原料液及1.4 V操作电压条件下，该复合电极的盐吸附量为16.64 mg,对应的比吸附量为35.40 mg·g-1,平均吸附速率为10.11 mg·g-1·min-1,PmPD@CNT的比吸附量和平均吸附速率分别是CNT的2.4和1.4倍。PmPD@CNT因其良好的亲水性，优异的电化学性能和脱盐性能，有望成为有竞争力的CDI电极材料。

• 单位
  天津大学; 化学工程联合国家重点实验室