一种制造技术

本发明专利技术属于电极材料及稀土回收技术领域，公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种TiO2/P/C电极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电极材料及稀土回收
，具体涉及一种
TiO2/P/C
电极材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]稀土属于不可再生资源
。
稀土元素拥有特殊的光
、
热
、
声
、
电
、
磁性能，可以很大程度上增强产品的功能与结构
、
提高科技行业技术，被广泛应用于军事工业
、
石油化工
、
冶金工业
、
玻璃陶瓷和农作物产业等领域
。
稀土元素被誉为当代的“工业味精”，是世界各国竞相争夺和储备的重要战略资源
。
然而随着稀土元素的开采，稀土资源保有储量及保障年限不断下降，所带来的环境问题也日益突出
。
稀土废水稀土浓度较低，成分复杂，难以作为原料回用于生产，稀土废水排放不仅造成环境污染而且导致稀土宝贵资源流失
。
因此，富集提取回收废水中的稀土元素，对稀土行业可持续健康发展和环境保护具有重要的意义
。
[0003]近年来，人们开发了各种回收水中稀土离子的方法，如吸附法
、
化学沉淀法
、
离子交换法和膜分离法
。
然而，这些方法需要大量的预处理步骤和化学添加剂，同时吸附剂在溶液中非常不稳定，很难有效地选择性回收稀土离子
。
电容去离子方法是一种环境友好
、
无污染
、
低能耗的电化学水处理方法，近年来越来越受到研究者的关注
。
利用电化学方法回收溶液中的金属离子是一种更加有效的离子回收方式
。
在传统的电容去离子过程中，通过在两电极之间加上一定的电压建立电场
。
溶液中的阴阳离子通过电场力作用移动到两个相对应的电极上，最后吸附在电极材料的表面，从而来降低溶液中的离子浓度
。
当移动到电极材料表面的离子达到饱和时，两个电极反向连接，电极表面的离子重新释放，使得溶液中的离子再次富集，电极再生
。
电极在电容去离子系统中起着关键作用
。
最常用的电极是碳基电极，碳基电极主要是通过双电层界面的库仑力来捕获带电离子，而这些碳基电极由于电容吸附能力弱
、
选择性低，已经达到了瓶颈，开发新的电极材料成为发展需求
。
如专利
CN 112981147 A
公开了一种基于氮掺杂活性炭电极材料的电容去离子稀土回收装置及方法，使所述稀土溶液在带有所述氮掺杂活性炭电极材料的电容上进行去离子反应，完成对所述稀土离子的吸附
。
所述氮掺杂活性炭电极材料是将吡咯单体与活性炭进行原位聚合，以及对所述原位聚合生成的聚合产物进行煅烧得到
。
[0004]赝电容电极的加入能够提供赝电容效应来增加电极的电容去离子能力
。
但是，一些赝电容电极在溶液中不稳定，导致再生性能差
。
此外，又由于缺乏对目标离子的亲和作用位点，严重限制了对金属离子的选择性回收性能
。
因此，如何构筑一个稳定
、
高选择性
、
可循环再生的赝电容电极是电容富集提取稀土离子的关键所在
。
[0005]TiO2是一种稳定的赝电容电极，它的溶解度很低，可以在很宽的
pH
范围内不受溶解的影响
。
同时也是研究表面官能团吸附效应的理想吸附剂，大量文献报道
TiO2对水溶液中重金属离子的吸附，研究了其吸附容量
、
吸附机理
、
吸附工艺参数等
。
虽然
TiO2对各种重金属离子能够展现出好的去除效率，但是对稀土离子缺乏亲和力位点导致去除效率不高
。
近年来，利用不同的含磷配体对有机和无机材料进行磷酸化修饰，在治理水溶液中重金属
污染或者稀土元素污染取得了不错的进展
。
这是因为含磷配体对稀土元素具有超强的结合能力，能够提高其对稀土离子的回收性能
。
但是磷酸化修饰后的吸附剂吸附金属离子后，容易导致二次迁移，同时吸附剂难于再生，限制了其应用
。

技术实现思路

[0006]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种
TiO2/P/C
电极材料的制备方法
。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的
TiO2/P/C
电极材料
。
[0008]本专利技术的再一目的在于提供上述
TiO2/P/C
电极材料在稀土回收中的应用
。
[0009]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0010]一种
TiO2/P/C
电极材料的制备方法，包括如下制备步骤：
[0011](1)
将钛酸钠分散到植酸溶液中搅拌反应，将固体产物经离心
、
洗涤后分散于三羟基氨基甲烷溶液中超声混合均匀，得到混合溶液；
[0012](2)
将盐酸多巴胺分散到步骤
(1)
的混合溶液中搅拌反应，产物经洗涤
、
干燥，得到前驱体；
[0013](3)
将步骤
(2)
所得前驱体在惰性气氛及
600
～
900℃
温度下进行碳化处理，得到
TiO2/P/C
电极材料
。
[0014]进一步地，步骤
(1)
中所述植酸溶液是指质量分数为
0.5
％～
20
％的植酸水溶液
。
[0015]进一步地，步骤
(1)
中所述钛酸钠的加入量为步骤
(2)
中盐酸多巴胺质量的
0.1
～4倍
。
更优选钛酸钠的加入量与盐酸多巴胺加入量的质量比为
2:1。
[0016]进一步地，步骤
(1)
中所述搅拌反应是指在常温条件下搅拌反应6～
24h。
[0017]进一步地，步骤
(1)
中所述离心转速为
5000
～
10000rpm
；所述洗涤是指用去离子水洗涤
。
[0018]进一步地，步骤
(1)
中所述三羟基氨基甲烷溶液的质量浓度为
0.2
～
5mg/mL。
[0019]进一步地，步骤
(2)
中所述搅拌反应是指在常温条件下搅拌反应6～
24h。
[0020]进一步地，步骤
(2)<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
TiO2/P/C
电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)
将钛酸钠分散到植酸溶液中搅拌反应，将固体产物经离心
、
洗涤后分散于三羟基氨基甲烷溶液中超声混合均匀，得到混合溶液；
(2)
将盐酸多巴胺分散到步骤
(1)
的混合溶液中搅拌反应，产物经洗涤
、
干燥，得到前驱体；
(3)
将步骤
(2)
所得前驱体在惰性气氛及
600
～
900℃
温度下进行碳化处理，得到
TiO2/P/C
电极材料
。2.
根据权利要求1所述的一种
TiO2/P/C
电极材料的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述植酸溶液是指质量分数为
0.5
％～
20
％的植酸水溶液
。3.
根据权利要求1所述的一种
TiO2/P/C
电极材料的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述钛酸钠的加入量为步骤
(2)
中盐酸多巴胺质量的
0.1
～4倍
。4.
根据权利要求1所述的一种
TiO2/P/C
电极材料的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述搅拌反应是指在常温条件下搅拌反应6～
24h
；所述离心转速为
5000
～
10000rpm
；所述洗涤是指用去离子水洗涤；所述三羟基氨基甲烷溶液的质量浓度为
0.2
～
5mg/mL。5.
根据权利要求1所述的一种
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炜珍，毛敏霖，齐玥，胡莉萌，周睿，谢祥塔，林璋，李筱琴，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：