电吸附技术电极的制备

　　吸附剂材料的选择和电极的制备成型过程是 电吸附技术实际应用的关键。为了能吸附大量带 电粒子，吸附剂必须拥有足够大的比表面积，因此 采用的吸附剂往往是多孔碳材料，如活性炭、活性 碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管等。

　　1活性炭电极

　　活性炭是水处理中应用最为广泛的吸附剂，有 活性炭粉末和活性炭颗粒两种产品形态，具有生产 简单、成本低等优点。Zou等将活性炭颗粒用环氧胶黏在一起，只露出颗粒的一面，作为工作电极。 实验中用KOH溶液和TiO2纳米粒子对活性炭颗粒做了改性处理，结果都提高了吸附容量。Zou 等还用有序中孔活性炭做电极，研究表明：有序中孔活性炭和普通活性炭的比电容分别为133 F／g 和107 F／g；在1.2 V电压条件下，对质量浓度为 20 mg／L的NaCI溶液的吸附容量分别为 11.6 μmol／g和4.3 μmol／g。

　　Park等将活性炭粉末与聚四氟乙烯、碳黑以不同比例混合，用去离子水和无水乙醇作溶剂，将混合物搅拌l h使其均匀，然后滚压数次成为片状， 加压放置后制成电极。当活性炭粉末与聚四氟乙烯、碳黑的质量比为84：4：12时，通过循环伏安测试得到的电容和电吸附除盐率最高，均为市售碳布的2倍。

　　2碳气凝胶电极

　　碳气凝胶具有高比表面积(400～1 100 m2／g)、低电阻、纳米级孔洞、高电容等特点，因为孔洞相 连，容易控制孔径和密度，是理想的电极材料。Ying等将市售的两种不同比表面积的碳气凝胶薄片 压在钛板上作为工作电极，研究被吸附离子种类、 浓度及所加电压对电吸附的影响。王万兵等¨训用 糠醛和酚醛树脂为原料，无水盐酸为催化剂，正丙 醇为溶剂，85℃恒温水浴下老化5—7 d，并经过超 临界石油醚干燥、碳化等步骤制得碳气凝胶。将制 得的碳气凝胶切割成不同厚度的薄片，用导电胶将 切片黏于石墨纸上，即得碳气凝胶电极。他用此电 极研究了电压、NaCl浓度和电极厚度对电吸附的 影响。

　　3活性碳纤维电极

　　活性碳纤维有高比表面积和较大的吸附容量， 并且活性碳纤维制品种类众多，有毛毡(无纺布)、 纸片、蜂窝状物、织物、杂乱的短纤维和纤维束等形 状，因为可以直接剪成合适的尺寸做电极片，使得 活性碳纤维作为电吸附电极更简单方便，易于实现。

　　Han等用传统的三电极体系研究活性碳纤 维电极的电吸附(活性碳纤维为中国鞍山活性碳纤 维厂生产)。实验先将活性碳纤维用质量分数为 5％的HCl煮，经去离子水清洗后再用质量分数为 5％的NaOH煮，最后用去离子水煮。将处理后的 (25±0．5)mg的活性碳纤维片连接一铂丝作为工 作电极，对rr／一甲酚的电吸附行为进行研究，实验结 果表明，电化学极化能有效提高吸附容量。 Ahn等和Oh等用活性碳纤维布(活性碳布)做电极处理NaCl溶液(活性碳布为日本Kuraray 公司生产)。实验中用1 mol／L的KOH和HN03 溶液对活性碳布进行改J陛，在1．5 V的电压下处理电 导率为2 000μs/cm和6 000μs/cm的NaCI溶液。

　　Allia等研究了用活性碳布做电极吸附水溶 液中除草剂噻草平(活性碳布由法国ACTITEX提供)。用去离子水冲洗和过硫酸铵氧化进行前处理 后，剪成合适尺寸，贴在金片上即为工作电极。实 验结果表明，碳布的阳极极化明显提高了对噻草平的吸附率。

　　Ryoo等用Ti02溶胶对活性碳布进行改性 研究(活性碳布为日本Kuraray公司生产)。将活性 碳布裁成5 cm×5 cm，使活性碳布在搅拌状态下与 含TiO：溶胶的醇盐反应24 h，再用无水乙醇洗掉未 反应的醇盐，烘干后压在同样大小的钛网上作为电极。实验结果表明，活性碳布改性后物理吸附明显 降低而电吸附明显提高。

　　4碳纳米管电极

　　碳纳米管具有特殊的中空结构、大的比表面积、低电阻率和很高的稳定性，广泛应用于电池材 料、储氢材料、平面显示器材料、化学传感器材料和 超大容量电容器材料等领域。

　　Ozoemena等研究了固定在热解石墨片上的 单壁纳米管电极对四氨基酞菁钻的优先电吸附。 实验将单壁纳米管长度变短，酸洗纯化后将石墨板 制成一容器形状，将单壁纳米管固定在石墨上，用一铜丝相连作为工作电极。研究发现，四氨基酞菁 钴与单壁纳米管侧壁的强π-堆叠作用是优先吸附 过程的主要原因。

　　Zhang等和Dai等制备了直径为40~60 nm的高质量、大长径比的多壁碳纳米管。将经 硝酸前处理的碳纳米管用球磨机粉碎，以酚醛树脂 为胶黏剂、乌洛脱品为固化剂，通过热压法制成电 极，然后在850℃的吸附效 果提高很多。Wang等也制备了直径为30 nm、 长度为几微米的碳纳米管，并用HNO，浸泡以去除 催化剂Ni粒子，再和聚四氟乙烯按质量比95：5混 合，制成电极，将电极压在0.8 mm厚的Ti网做工作电极，在不同电电压下对不同初始浓度的NaCI溶液进行了吸附研究。

　　5复合电极

　　Yang等制备了比表面积为900—1 700 m2／g、 密度为0．05 g／cm3的碳气凝胶。再将硅胶按不同 比例加入到碳气凝胶中，通过黏贴滚压法即可制成 电极。该方法可简化生产程序，提高润湿性、机械 强度和电吸附效率。实验结果表明，加入50％硅胶 的复合电极电容去离子过程表现出良好性能。
Zhang等和Dai等用活性炭和碳纳米管制备了复合电极片。研究结果表明，含质量分数为 10％碳纳米管的复合电极的除盐性能最好，并且很 容易高效再生。

　　Gao等用碳纳米管和纳米纤维制备了复合 薄膜电极(CNTs—CNFs)。实验中用直流式磁控电 镀法在0．3 ㎜厚的石墨基底上沉积一薄层Ni催 化剂，再用低压低温热化学气相沉积法制备CNTs-CNFs薄膜电极。该电极用0．5 mol／L的HCI浸泡 去除催化剂Ni之后，用于研究不同阳离子的优先吸附特性。