锰氧化物修饰碳电极的制备与电容脱盐性能开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

水资源是世界上分布最广，数量最大的资源。水覆盖着地球表面的70％以上的面积，总量达15亿立方千米，是世界上开发利用得最多的资源，但人类能够实际利用的淡水只占地球上总水量的0.26%左右。21世纪，随着世界人口的增长以及科技工业的发展，水资源问题俨然成为制约世界各国经济社会发展的一个重要因素。我国是一个干旱缺水严重的国家，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。在提倡可持续发展时代背景下，解决淡水资源短缺问题俨然成为当下的一个重要举措。

解决水资源短缺的途径主要从两个方面出发：节约用水，提高生活和工业用水的利用率以及污水的再生回用；寻找新的可利用的水资源，如海水、苦咸水的淡化等。海水淡化技术在上世纪60年代得到迅速发展，目前海水淡化的方法有蒸馏法、结晶法、膜法、离子交换法等。这其中电容脱盐（capacitive deionization，cdi）是一种新型的海水淡化技术，具有能量利用率高，环境友好，运行成本低，易操作等优点，可以应用在很多方面，包括生活和工业废水净化、海水脱盐、水溶性的放射性离子处理等。所以近年来电容脱盐技术在低盐度工业废水处理领域已成为人们研究的热点。

电容技术在脱盐领域的最早应用是在20世纪60年代中期，美国俄克拉荷马大学的caudle等人利用活性炭制备的多孔碳电极对流动的液体进行吸附脱盐的研究。20世纪70年代johnson等人研究了多种电极材料，证实了离子在多孔碳电极上的选择性吸附，并且系统的研究了电容吸附技术的基本理论，即双电层原理，同时提出了电容去离子过程电极可以再生的观点。folman等人的研究也进一步证实了脱盐过程是以双电层为基础的电吸附过程。1978年，oren等人在电吸附脱附的理论基础上，考察了多种电极材料的脱盐性能。进入20世纪90年代，随着多种电极材料的开发与应用，电容脱盐技术受到越来越多的关注。90年代中期，美国劳伦斯国家实验室开发了一种新型电极，被称为碳气凝胶，并对其的吸附性能、老化性能进行了深入的研究。各种碳材料及复合碳电极材料被相继应用于电容脱盐这一领域，包括活性炭纤维、碳纳米管等。进入21世纪以来，电容脱盐技术趋于成熟，这个阶段，电容技术从理论研究逐步进入实际应用，wegemoned等人建立了实验室电容脱盐设备，处理工业循环冷却水，设备运行稳定，水中总离子浓度可以从1000mg/l降到10mg/l。

2. 研究的基本内容与方案

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．采用硝酸锰和有序介孔碳材料为主要原材料，通过浸渍法制备复合材料，采用涂覆法制备电极；

3．对所制备的电极进行电化学性能测试与分析、cdi性能测试与分析；

3. 研究计划与安排

1-2周：文献调研，翻译英文文献；3-5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，并了解相关的结构和性能的测试方法，撰写开题报告；6-9周：进行材料制备和结构表征，电化学和电容脱盐性能测试；10-12周：优化工艺参数，获得性能优良的电极材料和测试参数；13-14周：整理实验数据，撰写毕业论文；15周：准备毕业论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[2] surhone l m, timpledon m t. un world water development report[j]. betascript publishing, 2010: 23-25.

[3] 刘佳骏, 董锁成, 李泽红. 中国水资源承载力综合评价研究[j]. 自然资源学报, 2011, 02: 78-80.

[4] 侯勇, 王桂华. 海水淡化技术与发展[j]. 吉林电力, 2011, 01: 24-29.