本發(fā)明屬于電化學(xué)電極材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種全固態(tài)ag/agcl電極的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前海洋電場(chǎng)探測(cè)廣泛應(yīng)用于海洋資源勘探和水中兵器探測(cè)等領(lǐng)域，而海洋電場(chǎng)的探測(cè)主要通過(guò)探測(cè)電極之間的電位差來(lái)獲得信號(hào)。深海環(huán)境要求電極不僅要極差和電化學(xué)噪聲小，還要能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，盡量避免維修。常規(guī)電極難以應(yīng)對(duì)海洋中這樣錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境，故急需開發(fā)設(shè)計(jì)一種滿足條件的海洋探測(cè)電極。

2、壓片制備的全固態(tài)ag/agcl電極在一眾電極中表現(xiàn)優(yōu)異，作為理想的不極化電極，全固態(tài)的金屬/難溶鹽結(jié)構(gòu)既保證了電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還能使電極上發(fā)生的反應(yīng)快速達(dá)到平衡。現(xiàn)有技術(shù)(石墨烯改性ag/agcl電極的表面特性研究_李紅霞)在ag、ag?cl粉體中加入一定質(zhì)量的石墨烯，通過(guò)燒結(jié)法制備得到石墨烯改性的ag/agcl電極，分別進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試以及電極表面掃描電鏡測(cè)試，通過(guò)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)照片的分維分析，研究不同含量石墨烯添加后的分維特性；從圖3中可以看出，0％、1％、3％石墨烯電極試樣的極差穩(wěn)定時(shí)間分別為24h、5h、1h，極差大小分別為0.3mv、0.23mv、0.07mv。但海洋探測(cè)中快速部署、實(shí)時(shí)探測(cè)的需求對(duì)電極的電化學(xué)性能有極高要求，因此現(xiàn)有技術(shù)制備的電極的電化學(xué)性能仍有較大提升空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種全固態(tài)ag/agcl電極的制備方法。該方法選擇焦耳加熱裝置來(lái)快速燒結(jié)，改善了燒制工藝，可以縮短燒制時(shí)間、節(jié)省能源的同時(shí)精確控制溫度，實(shí)現(xiàn)均勻加熱。

2、本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法提供的全固態(tài)ag/agcl電極。該電極存在一定的孔隙，增大了電極的比表面積，并且具有穩(wěn)定性好、極差小、電化學(xué)噪聲小等優(yōu)秀的電化學(xué)性能。

3、本發(fā)明的再一目的在于提供上述全固態(tài)ag/agcl電極的應(yīng)用。

4、本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

5、一種全固態(tài)ag/agcl電極的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)避光環(huán)境下，將氯化銀研磨成較細(xì)小的粉末狀；

7、(2)將氯化銀粉末和超細(xì)銀粉混合，向其中添加石墨烯，然后將混合粉末進(jìn)行球磨；

8、(3)球磨結(jié)束，將混合物濾出后烘干；

9、(4)避光環(huán)境下，取烘干后的粉末過(guò)篩后倒入壓片模具中，初步壓制成型；

10、(5)將初步壓制成型的樣品通過(guò)壓片機(jī)壓制得更緊密；

11、(6)將樣品放入焦耳加熱裝置中進(jìn)行快速燒結(jié)；

12、(7)燒制得到的電極拋光后，在外部接上導(dǎo)線，封裝完畢后放入酸溶液中活化，得到摻雜石墨烯的全固態(tài)ag/agcl電極。

13、進(jìn)一步地，步驟(1)中將結(jié)塊的氯化銀研磨成細(xì)小的粉末狀，研磨時(shí)間為0.2-0.4h，全程避光操作。

14、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述氯化銀粉末和超細(xì)銀粉摩爾比為1：1，向其中添加石墨烯，得到石墨烯質(zhì)量百分比為3-5％的混合粉末；混合粉末放入球磨罐中，加入與混合粉末等質(zhì)量的無(wú)水乙醇和瑪瑙珠；最后把球磨罐放入行星式球磨機(jī)中對(duì)混合物進(jìn)行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為300-500r/min，球磨時(shí)間為4-6h。

15、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述烘干的溫度為50-80℃，烘干的時(shí)間為8h。

16、進(jìn)一步地，步驟(4)中每次壓片填裝的粉末為0.25-0.35g。

17、進(jìn)一步地，步驟(5)中所述壓片機(jī)對(duì)粉體施加壓力為200-230mpa，保壓時(shí)間為10-15min。

18、進(jìn)一步地，步驟(6)中所述焦耳加熱裝置設(shè)置溫度為350-450℃，燒結(jié)時(shí)間為15-25s。

19、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(6)中所述焦耳加熱裝置設(shè)置溫度為400℃，燒結(jié)時(shí)間為15s。

20、進(jìn)一步地，步驟(7)中所述酸溶液是濃度0.01mol/l的稀鹽酸。

21、上述方法制備得到的全固態(tài)ag/agcl電極，穩(wěn)定性好，極差低至0.052mv、電化學(xué)噪聲減小至3.15nv，可應(yīng)用于海洋探測(cè)領(lǐng)域。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

23、1、本發(fā)明方法提高了電極的比表面積和孔隙率，既減少了電化學(xué)噪聲還縮短了極差穩(wěn)定時(shí)間，制備成的電極適應(yīng)海洋深處電信號(hào)微弱的環(huán)境。

24、2、本發(fā)明方法極大縮減了燒制電極的時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)效率。同時(shí)快燒技術(shù)能精準(zhǔn)控溫、均勻加熱，制備出的電極差異度小、一致性好，適合規(guī)?；a(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種全固態(tài)ag/agcl電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中將結(jié)塊的氯化銀研磨成細(xì)小的粉末狀，研磨時(shí)間為0.2-0.4h，全程避光操作。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述氯化銀粉末和超細(xì)銀粉摩爾比為1：1，向其中添加石墨烯，得到石墨烯質(zhì)量百分比為3-5％的混合粉末；混合粉末放入球磨罐中，加入與混合粉末等質(zhì)量的無(wú)水乙醇和瑪瑙珠；最后把球磨罐放入行星式球磨機(jī)中對(duì)混合物進(jìn)行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為300-500r/min，球磨時(shí)間為4-6h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述烘干的溫度為50-80℃，烘干的時(shí)間為8h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中每次壓片填裝的粉末為0.25-0.35g。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中所述壓片機(jī)對(duì)粉體施加壓力為200-230mpa，保壓時(shí)間為10-15min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(6)中所述焦耳加熱裝置設(shè)置溫度為350-450℃，燒結(jié)時(shí)間為15-25s。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(6)中所述焦耳加熱裝置設(shè)置溫度為400℃，燒結(jié)時(shí)間為15s。

9.一種由權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述方法制備得到的全固態(tài)ag/agcl電極。

10.權(quán)利要求9所述的全固態(tài)ag/agcl電極在海洋探測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電化學(xué)電極材料制備領(lǐng)域，涉及一種全固態(tài)Ag/AgCl電極的制備方法及應(yīng)用。該全固態(tài)Ag/AgCl電極是由超細(xì)銀粉、氯化銀粉末和石墨烯壓制成型后采用快速燒結(jié)制備而成，其制備過(guò)程包括：初步研磨氯化銀粉末，氯化銀粉末、超細(xì)銀粉和石墨烯混合均勻，過(guò)篩烘干，壓制成型，快速燒結(jié)。本發(fā)明使用快速燒結(jié)制備方法，在縮短時(shí)間、節(jié)省能源的同時(shí)精準(zhǔn)控制溫度，實(shí)現(xiàn)均勻加熱。本發(fā)明制備的電極具有穩(wěn)定性好、極差小、電化學(xué)噪聲小等優(yōu)秀電化學(xué)性能，且制備方便快捷適合規(guī)模生產(chǎn)。在深海環(huán)境中，相較于玻璃外殼的傳統(tǒng)電極，如氫電極、甘汞電極，全固態(tài)電極不存在溶液泄露的問(wèn)題，所以這是一種耐高壓的Ag/AgCl電極。

技術(shù)研發(fā)人員：柯善明,劉華,周超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11