利用電鍍污泥-蛋殼膜制備電極材料的方法
【專利摘要】一種電鍍污泥-蛋殼膜制備電極材料的方法。所述方法采用酸堿處理將電鍍污泥中的重金屬離子浸出，并將蛋殼膜吸附金屬離子后進行碳化，形成碳化蛋殼膜-納米粒子復合材料，應用于電化學領域。本發(fā)明的制備方法所用的禽蛋膜材料作為日常廢棄物得以重復利用，通過工業(yè)廢物電鍍污泥資源化處理，不但緩解環(huán)境污染，而且使廢物得到充分利用，實現資源化再生利用的目的，且制作方法簡單、成本低廉。蛋殼膜碳化后形成三維多孔交聯(lián)結構以及納米顆粒的微觀尺度效應及導電性、良好的生物相容性，共同提高了材料的導電性，增大了材料的比表面積。這種材料可以廣泛用作儲能設備的電極材料、吸附材料、生物傳感器和電吸附除鹽電極材料等。
【專利說明】利用電鍍污泥-蛋殼膜制備電極材料的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電極材料的制備方法，具體地涉及一種利用電鍍污泥-蛋殼膜制備電極材料的方法。

【背景技術】
[0002]電鍍污泥是電鍍行業(yè)廢水處理的“終態(tài)物”，化學組份相當復雜，主要含有鉻、鐵、鎳、銅、鋅等重金屬化合物及可溶性鹽類。電鍍污泥排放量占我國年總固體廢棄物排放量的5%以上，被列入國家危險廢物名單中的第十七類危險廢物。目前，對于電鍍污泥國內外主要采取無害化填埋的處理方式，至今還沒有一種兼顧環(huán)境與經濟雙重效益的綜合利用途徑。
[0003]由于電鍍污泥中重金屬成分復雜，將多種重金屬一一提取資源化需要流程長、操作繁瑣、成本高，而將電鍍污泥進行適當簡單處理后同時發(fā)揮多種重金屬共存的優(yōu)勢且不產生二次污染，是目前電鍍污泥資源化的發(fā)展趨勢。如CN 102179253A公開了一種利用電鍍污泥和電鍍廢水制備催化劑的工藝方法，將電鍍污泥和廢水按一定比例混合后與二氧化碳協(xié)同進行處理，然后將處理后的產物進行煅燒，即可制得其有一定活性的催化劑，緩解環(huán)境污染，實現資源化處理。CN 103708595A公開了一種利用電鍍污泥資源化去除廢水中氰化物的方法?？刂齐婂兾勰嘀械闹亟饘倬Щ纬深愃?LDHs)層狀結構，并通過調控將氰化物固定至LDHs層狀結構中，實現了廢水脫氰同時電鍍污泥資源再利用。
[0004]隨著不可再生資源的消耗和環(huán)境污染的加劇，人們對低成本和環(huán)境友好型高功率能量源的需求越來越迫切，全球每年消耗I萬億顆蛋類，蛋殼膜作為日常廢棄物產生量也極大。由于一顆蛋可以提煉30-40毫克成品碳，而蛋殼膜由于自身具有三維網狀結構和電化學穩(wěn)定性高等特點，可作為一種可持續(xù)資源，用于清潔能源存儲。如CN 103258654A公開了一種基于蛋殼內膜的非對稱超級電容器的制造方法，將蛋殼內膜碳化及空氣中活化處理后作為超級電容器材料，其循環(huán)穩(wěn)定性也達到使用水平。CN 102464350A公開了一種以雞蛋殼內膜為模板合成網狀納米金屬氧化物的方法，將雞蛋殼內膜放入金屬硝酸鹽浸潰后置于管式爐中煅燒。實現了金屬氧化物在雞蛋膜模板的均勻分布。但電極制備過程中都需要額外添加重金屬，成本較高。因此，圍繞廢物回收再利用的理念，同時利用蛋殼膜、電鍍污泥等兩種廢棄物進行適當處理并優(yōu)化得到高性能產品，是目前也是未來研究迫切需要解決的重要技術問題。


【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種同時利用電鍍污泥和蛋殼膜廢棄物，以將其資源化為主要目標，制備納米粒子蛋膜纖維復合層狀電極材料的方法。本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單，成本低廉、綠色環(huán)保；制得的電極材料具有高能量、高功率密度，在電吸附脫鹽、超級電容器、生物傳感器、電子通訊等領域具有重大的應用價值。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明采用酸堿處理將電鍍污泥中的重金屬離子浸出，并選用來源廣泛的具有精細網織結構和豐富化學組成的生物廢料雞蛋蛋膜作為基體材料，通過蛋殼膜吸附重金屬離子，通過碳化作用控制納米金屬顆粒的形貌，大小及在基體上的分布情況，得到納米粒子增強蛋膜層狀復合電極材料材料。具體制備方法如下。
[0007]—種利用電鍍污泥-蛋殼膜制備電極材料的方法，包括如下步驟:
[0008](I)將蛋殼沖洗干凈后，分離出蛋殼膜，干燥；
[0009](2)將電鍍污泥與水混合，攪拌形成電鍍污泥流體；
[0010](3)將電鍍污泥流體進行酸堿浸出處理；
[0011](4)將蛋殼膜放入到浸出處理得到的金屬離子液中浸泡，干燥；
[0012](5)在保護氣氛中加熱碳化處理。
[0013]對于本發(fā)明的制備方法，步驟(I)所述蛋殼為禽類蛋殼，優(yōu)選為雞蛋殼、鴨蛋殼、鵝蛋殼、鵪鶉蛋殼中的一種或兩種以上的組合。
[0014]優(yōu)選地，所述沖洗用水進行。
[0015]優(yōu)選地，所述分離通過在酸溶液中浸泡進行。
[0016]優(yōu)選地，所述酸為鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸等中的一種或兩種以上的混合物。
[0017]優(yōu)選地，所述酸溶液氫離子的濃度為0.01?10mol/L，例如可選擇0.1?9mol/L，1.0 ?7mol/L, 2 ?5mol/L, 2.5 ?4mol/L 等，優(yōu)選為 I ?2mol/L。
[0018]優(yōu)選地，所述浸泡的時間為0.1?2h，例如可選擇0.1?1.8h，0.3?1.7h，0.5?
1.5h, 0.7 ?1.2h 等，優(yōu)選為 0.5 ?lh。
[0019]優(yōu)選地，干燥前進行充分漂洗。
[0020]優(yōu)選地，所述的干燥通過在室溫下鼓風干燥。
[0021]對于本發(fā)明的制備方法，步驟⑵的電鍍污泥破碎為粒徑為15mm以下的小顆粒。小顆粒的污泥反應接觸面積更大，使反應更充分。
[0022]優(yōu)選地，所述電鍍污泥與水的體積比為1:2?5，例如可選擇1:2.2?4.8，1:2.5 ?4.5，1:2.8 ?4，1:3 ?4.6，1:3.2 ?4.2，1:3.5 ?4 等，優(yōu)選為 1:2 ?3。加水后，可將其攪拌混合形成漿液。
[0023]對于本發(fā)明的制備方法，步驟(3)所述浸出處理采用酸或堿進行反應。
[0024]優(yōu)選地,所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液或尿素溶液等中的一種或兩種以上的混合物。
[0025]優(yōu)選地，所述酸溶液為鹽酸、硝酸或硫酸等中的一種或兩種以上的混合物。
[0026]優(yōu)選地，所述浸出的反應溫度為30?100°C，例如可選擇60?95°C，65?92°C，68 ?88°C，70 ?80°C，72 ?78°C等，優(yōu)選為 30 ?60°C。
[0027]優(yōu)選地，所述浸出的反應壓力為I?10MP，例如可選擇I?9.5MP，2?8MP，2.5?7.6MP, 2.8 ?7MP，2.4 ?6.7MP, 3 ?6MP，優(yōu)選為 I ?3MP。
[0028]優(yōu)選地，所述電鍍污泥流體與酸或堿的體積比為1:1?3，例如可選擇1:1.2?
2.9，1: 1.5 ?2.5，1: 1.5 ?2.2，1: 1.8 ?2.1，1:2 ?2.2 等，優(yōu)選為 1:1.5 ?2。
[0029]優(yōu)選地，所述浸出處理的次數為I?8次，優(yōu)選為5次。
[0030]對于本發(fā)明的制備方法，步驟(4)中浸泡的時間為2?10h，例如可選擇2.5?9h，2.9 ?8.7h, 3.5 ?8h，4 ?7.5h, 5 ?6h 等，優(yōu)選為 2 ?5h。
[0031]優(yōu)選地，所述干燥的溫度為60?90°C，例如可選擇60?89°C，62?85°C，68?79°C, 70?75°C等，優(yōu)選為80°C ;所述干燥的時間為2_6h，優(yōu)選為4h。
[0032]優(yōu)選地，升溫至干燥溫度的升溫速率為2-10°C /5min,例如可選擇3°C /5min,6V /5min，8°C /5min等，優(yōu)選為5V /5min ;所述升溫的時間為0.5_3h，優(yōu)選為Ih。
[0033]對于本發(fā)明的制備方法,步驟(5)所述保護氣氛為氮氣、氬1氣、氦氣、氫氣或一氧化碳等中的一種或兩種以上的混合，優(yōu)選為氮氣。
[0034]優(yōu)選地，所述保護氣氛的氣體流量為50?300mL/h，例如可選擇100?200mL/h，50 ?120mL/h，80 ?150mL/h, 150 ?300mL/h 等，優(yōu)選為 100 ?200mL/h。
[0035]優(yōu)選地，所述碳化處理的溫度為500?1000°C，例如可選擇550?998°C，600?9500C，635 ?904°C，680 ?836°C，630 ?800°C，500 ?725°C，580 ?700°C，635 ?870°C，500?960°C等，優(yōu)選為600?800°C。
[0036]優(yōu)選地，所述碳化處理的時間為0.01?10h，例如可選擇0.05h、0.1h,0.5h、2h、5h、8h等，優(yōu)選為2h。
[0037]優(yōu)選地，所述碳化處理時的升溫速率為I?20°C /min,例如可選擇I?10°C /min,2 ?5°C /min, 3 ?7°C /min, 4 ?10°C /min, 3 ?8°C /min, 10 ?15°C /min 等，優(yōu)選為 5 ?15°C /min。
[0038]與現有技術相比，本發(fā)明利用電鍍污泥-蛋殼膜制備電極材料的方法具有以下優(yōu)占-
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[0039](I)本發(fā)明將工業(yè)廢物電鍍污泥資源化處理，所用的膜可為禽蛋膜，材料易得，使廢物得到充分利用，成本低廉，實現資源化再生利用的目的，且能緩解環(huán)境污染。
[0040](2)本發(fā)明的電極材料制備方法操作簡單，條件易于控制，縮短了工藝流程，為減少設備和設施投資提供了必要條件。
[0041](3)蛋殼膜碳化后形成三維多孔交聯(lián)結構以及電鍍污泥形成的納米金屬顆粒的微觀尺度效應及導電性、良好的生物相容性，共同提高了制得材料的導電性，增大了材料的比表面積，從而使制得的電鍍污泥-蛋殼膜電極材料性能好，功率密度高，可以廣泛用作儲能設備的電極材料、吸附材料、生物傳感器和電吸附除鹽電極材料等。
[0042]下面對本發(fā)明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權利保護范圍，本發(fā)明的保護范圍以權利要求書為準。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1A為實施例1所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合三維多孔電極材料的掃描電鏡圖片；；
[0044]圖1B為圖1A的放大掃描電鏡圖片。

【具體實施方式】
[0045]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下:
[0046]實施例1
[0047](I)選用新鮮雞蛋殼，將蛋殼放入lmol/L的鹽酸溶液中浸泡0.5h后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0048](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1: 2，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0049](3)采用氫氧化鈉溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為30°C，壓力為IMPa，電鍍污泥流體與堿體積比為1:2，加堿浸洗5次。
[0050](4)將蛋殼膜放入到多次堿洗混合液中浸泡3h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每5min升溫5°C,升溫到80°C,干燥4h。
[0051](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氬氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速150mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐，升溫速率5°C mirT1，升到800°C后保持2h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0052]通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為2.5nm;比表面積(BET法)大約2015m2/g。此材料可用于雙電層-贗電容復合超級電容器。
[0053]圖1A和圖1B為本實施例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合三維多孔電極材料的掃描電鏡圖片；其中圖1B為圖1A的局部放大掃描電鏡圖片。
[0054]實施例2
[0055](I)選用新鮮鴨蛋殼，將蛋殼放入1.5mol/L的鹽酸溶液中浸泡0.5h后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0056](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1:2.5，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0057](3)采用鹽酸溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為40°C，壓力為1.5MPa，電鍍污泥流體與酸體積比為1:2，加酸浸洗5次。
[0058](4)將蛋殼膜放入到多次酸洗混合液中浸泡5h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每5min升溫5°C ,升溫到80 °C,干燥4h。
[0059](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氮氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速100mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐，升溫速率10°C mirT1。升到800°C后保持2h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0060]本實施例的電鏡掃描圖片與實施例1中的圖片類似。通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為3nm;比表面積(BET法)大約2100m2/g。此材料可用于電吸附脫鹽。
[0061]實施例3
[0062](I)選用新鮮鵝蛋殼，將蛋殼放入2mol/L的鹽酸溶液中浸泡Ih后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0063](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1:2.5，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0064](3)采用鹽酸溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為35°C，壓力為2MPa，電鍍污泥流體與酸體積比為1:2.5，加酸浸洗5次。
[0065](4)將蛋殼膜放入到多次酸洗混合液中浸泡4h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每3min升溫5°C,升溫到80 °C,干燥4h。
[0066](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氦氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速180mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐，升溫速率15°C mirT1。升到800°C后保持2h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0067]本實施例的電鏡掃描圖片與實施例1中的圖片類似。通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為3.5nm;比表面積(BET法)大約1800m2/g。此材料可用于重金屬離子吸附劑。
[0068]實施例4
[0069](I)選用新鮮雞蛋殼，將蛋殼放入lmol/L的鹽酸溶液中浸泡0.8h后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0070](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1: 2，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0071](3)采用硝酸溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為32°C，壓力為IMPa，電鍍污泥流體與酸體積比為1:2，加酸浸洗5次。
[0072](4)將蛋殼膜放入到多次酸洗混合液中浸泡2h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每5min升溫5°C，升溫到80°C，干燥3.5h。
[0073](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氬氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速200mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐，升溫速率6°C mirT1。升到800°C后保持2h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0074]本實施例的電鏡掃描圖片與實施例1中的圖片類似。通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為5nm;比表面積(BET法)大約1524m2/g。此材料可用于鋰離子電池的負極材料。
[0075]實施例5
[0076](I)選用新鮮鴨蛋殼，將蛋殼放入lmol/L的鹽酸溶液中浸泡0.5h后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0077](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1: 2，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0078](3)采用氫氧化鉀溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為30°C，壓力為1.5MPa，電鍍污泥流體與堿體積比為1:2，加堿浸洗5次。
[0079](4)將蛋殼膜放入到多次堿洗混合液中浸泡4h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每3min升溫5°C,升溫到80°C,干燥4.5h。
[0080](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氦氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速180mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐，升溫速率15°C mirT1。升到800°C后保持2h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0081]本實施例的電鏡掃描圖片與實施例1中的圖片類似。通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為4.5nm;比表面積(BET法)大約1952m2/g。此材料可用于生物傳感器。
[0082]實施例6
[0083](I)選用新鮮雞蛋殼，將蛋殼放入lmol/L的鹽酸溶液中浸泡Ih后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0084](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1:2.2，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0085](3)采用氫氧化鈉溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為40°C,壓力為1.2MPa,電鍍污泥流體與堿體積比為1:2，加堿浸洗5次。
[0086](4)將蛋殼膜放入到多次堿洗混合液中浸泡2.5h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每5min升溫5°C,升溫到80 °C,干燥4h。
[0087](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氦氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速200mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐，升溫速率Ιδ?π?ιΓ1。升到800°C后保持2h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0088]本實施例的電鏡掃描圖片與實施例1中的圖片類似。通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為6.5nm;比表面積(BET法)大約1520m2/g。此材料可用于氧氣還原反應的燃料電池。
[0089]實施例7
[0090](I)選用新鮮雞蛋殼，將蛋殼放入0.01mol/L的硫酸溶液中浸泡2h后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0091](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1: 5，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0092](3)采用氫氧化鈉溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為50°C，壓力為lOMPa，電鍍污泥流體與堿體積比為1:1，加堿浸洗2次。
[0093](4)將蛋殼膜放入到多次堿洗混合液中浸泡6h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每5min升溫5°C,升溫到90°C,干燥2h。
[0094](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氦氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速300mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐，升溫速率ΖΟ?π?ιΓ1。升到1000°C后保持0.05h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0095]本實施例的電鏡掃描圖片與實施例1中的圖片類似。通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為7nm;比表面積(BET法)大約1350m2/g。此材料可用于氧氣還原反應的燃料電池。
[0096]實施例8
[0097](I)選用新鮮雞蛋殼，將蛋殼放入lOmol/L的鹽酸溶液中浸泡0.1h后剝離內膜并用清水清洗，之后在室溫下鼓風干燥。
[0098](2)將電鍍污泥破碎至粒徑為15mm以下的小顆粒，按照電鍍污泥與水體積比為1: 3，向電鍍污泥中加入水，攪拌形成電鍍污泥流體。
[0099](3)采用氫氧化鈉溶液進行浸出處理，將電鍍污泥流體打入反應器反應溫度為100°c，壓力為IMPa，電鍍污泥流體與堿體積比為1:3，加堿浸洗8次。
[0100](4)將蛋殼膜放入到多次堿洗混合液中浸泡10h，并在室溫下放入烘箱從室溫開始升溫，每5min升溫5°C,升溫到60 °C,干燥6h。
[0101](5)將干燥后的材料放入石英玻璃管中，將石英玻璃管放入馬弗爐，在氦氣保護氣氛中加熱碳化處理，流速50mL/h。氣流穩(wěn)定后開馬弗爐,升溫速率1°C mirT1。升到500°C后保持10h，之后降溫到室溫，得到碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料。
[0102]本實施例的電鏡掃描圖片與實施例1中的圖片類似。通過掃描電鏡、氮氣吸脫附及壓汞法分析知:此例所得碳化蛋殼膜-納米金屬顆粒復合電極材料具有三維分級多孔結構，且金屬顆粒較為均勻的分布在材料表面，平均孔徑為4.3nm;比表面積(BET法)大約2156m2/g。此材料可用于電吸附脫鹽。
[0103] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。
【權利要求】
1.一種利用電鍍污泥-蛋殼膜制備電極材料的方法，包括如下步驟: (1)將蛋殼沖洗干凈后，分離出蛋殼膜，干燥； (2)將電鍍污泥與水混合，攪拌形成電鍍污泥流體； (3)將電鍍污泥流體進行酸堿浸出處理； (4)將蛋殼膜放入到浸出處理得到的金屬離子液中浸泡，干燥； (5)在保護氣氛中碳化處理。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述蛋殼為禽類蛋殼，優(yōu)選為雞蛋殼、鴨蛋殼、鶴蛋殼、鶴?!蛋殼中的一種或兩種以上的組合； 優(yōu)選地，所述沖洗用水進行。
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述分離通過在酸溶液中浸泡進行； 優(yōu)選地，所述酸為鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸等中的一種或兩種以上的混合物； 優(yōu)選地，所述酸溶液氫離子的濃度為0.0l?lOmol/L，優(yōu)選為I?2mol/L ； 優(yōu)選地，所述浸泡的時間為0.1?2h，優(yōu)選為0.5?Ih。
4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中干燥前進行漂洗； 優(yōu)選地，所述的干燥通過在室溫下鼓風干燥。
5.根據權利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)的電鍍污泥破碎為粒徑為15mm以下的小顆粒； 優(yōu)選地，所述電鍍污泥與水的體積比為1:2?5，優(yōu)選為1:2?3。
6.根據權利要求1-5任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述浸出處理采用酸或堿進行反應； 優(yōu)選地，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液或尿素溶液中的一種或兩種以上的混合物； 優(yōu)選地，所述酸溶液為鹽酸、硝酸或硫酸中的一種或兩種以上的混合物； 優(yōu)選地，所述電鍍污泥流體與酸或堿的體積比為1:1?3，優(yōu)選為1:1.5?2。
7.根據權利要求1-6任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述浸出的反應溫度為30?100°C，優(yōu)選為30?60°C ； 優(yōu)選地，所述浸出的反應壓力為I?10MP，優(yōu)選為I?3MP ; 優(yōu)選地，所述浸出處理的次數為I?8次，優(yōu)選為5次。
8.根據權利要求1-7任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中浸泡的時間為2?10h，優(yōu)選為2?5h ; 優(yōu)選地，所述干燥的溫度為60?90°C，優(yōu)選為80°C ;所述干燥的時間為2-6h，優(yōu)選為4h0 優(yōu)選地，升溫至干燥溫度的升溫速率為2-10°C /5min,優(yōu)選為5°C /5min ;所述升溫的時間為0.5-3h，優(yōu)選為Ih。
9.根據權利要求1-8任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述保護氣氛為氮氣、IS氣、氦氣、氫氣或一氧化碳等中的一種或兩種以上的混合，優(yōu)選為氮氣； 優(yōu)選地，所述保護氣氛的氣體流量為50?300mL/h，優(yōu)選為100?200mL/h。
10.根據權利要求1-9任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述碳化處理的溫度為500?1000°C，優(yōu)選為600?800°C ； 優(yōu)選地，所述碳化處理的時間為0.01?10h，優(yōu)選為2h ； 優(yōu)選地，所述碳化處理時的升溫速率為I?20°C /min，優(yōu)選為5?15°C /min。
【文檔編號】B01J20/20GK104269223SQ201410471584
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權日:2014年9月16日
【發(fā)明者】趙赫, 曹宏斌, 李玉平, 劉晨明, 林曉 申請人:中國科學院過程工程研究所