石墨烯/介孔碳电极的结构与电容脱盐性能开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

社会经济的快速发展、人口的迅速增长、城市化进程的不断加快以及水体污染的日益加剧，使得全球的淡水供需矛盾日益突出。目前，世界上有约12亿人口面临中度到高度缺水问题，约20亿人口的饮水得不到保障，而且预计到2025年，水资源紧缺的形式将进一步恶化，缺水人口将达到28-33亿。因此，解决水资源短缺的问题已成为全球关注的热点。而全球水资源的总储量中海水占96.5%，而可取用的河、湖水及浅层地下水等仅占0.2%左右，其中还包括相当大的一部分苦咸水。因此，海水淡化作为从海水中制取淡水的“开源”性技术成为人们研究的焦点。

目前，海水淡化技术主要包括热法和膜法两大主流技术，其中热法（即蒸馏法），包括多级闪蒸（multi-stage flash distillation，msf）、低温多效蒸馏（low-temperature multi-effect distillation，lt-med）、压汽蒸馏（vapor compression distillation，vc）等。蒸馏法是一种传统的且已工业化的海水淡化技术，但是由于蒸馏法是将蒸汽冷凝而得到淡水的，所以其能耗较大，产水率较低，且在设备中易产生大量的锅垢。膜法主要有反渗透法（reverse osmosis，ro）、电渗析法（electrodialysis，ed）和膜蒸馏法（membrane distillation，md）等。膜法作为一种新型的水处理方法，普遍具有较高的产水效率，但是膜的再生过程需要消耗大量的酸碱，容易造成二次污染。以多级闪蒸、反渗透法和电渗析法为代表的现有海水淡化技术，在很多地区有了大规模的应用。但是上述方法装置流动性较差，且难以利用太阳能、地热及工厂废热等低位热能，影响了其在基础设施较薄弱的地区的使用。因此，对新的海水淡化技术开发是很有必要的。

电容法脱盐（capacitive deionization，cdi）技术是近几年来出现的一种新型非膜法海水淡化技术，是通过施加静电场强制离子向带有反向电荷的电极处移动，从而达到去除电解质的目的，具有能量利用率高，污染小，易小型化和操作等优点，有望应用在海水脱盐方面。cdi电极材料是电容脱盐技术的重要研究内容，良好的cdi电极材料不仅需要具有大的比表面积，还需要有利于离子传质的内部孔结构、稳定的化学和电化学性能等性质。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究基本内容

1．文献调研，了解电容脱盐技术的国内外研究概况和发展趋势；2．以石墨烯和有序介孔碳作为研究对象。采用热还原法制备石墨烯，与介孔碳按配比混合并制备电极；3．对所制备的电极进行cdi及电化学性能测试与分析；4．分析总结数据，撰写毕业论文

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

1~2周 文献调研，翻译英文文献；

3~4周在任务书的基础上，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，开展材料的合成与制备，了解相关的结构和性能的测试方法；撰写开题报告；

5~9周完成还原性氧化石墨烯的制备和结构表征；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]s. porada, r. zhao, a. van der wal, et al. review on the science and technology of water desalination by capacitive deionization[j]. progress in materials science, 2013, 58: 1388-1442.

[2]dengsong zhang, xiaoru wen, liyi shi. enhanced capacitive deionization of graphene/mesoporous carbon composites[j]. nanoscale, 2012, 4: 5440-5446.

[3]anderson ma, cudero al, palma j. capacitive deionization as an electrochemical means of saving energy and delivering clean water. comparison to present desalination practices: will it compete? [j]. electrochim acta, 2010, 55: 3845-56.