水淡化電極材料-普魯士藍(lán)/聚苯胺空心管狀復(fù)合材料
發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 作者：Annie 分享到：
電容去離子（Capacitive Deionization，簡稱CDI）是一種基于電化學(xué)雙電層理論的電吸附脫鹽技術(shù)。與其他的水處理技術(shù)相比，CDI具有成本低、能耗低、器件易小型化、電極易再生的優(yōu)點(diǎn)。除了苦咸水脫鹽，CDI還可應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、城市用水軟化、土壤重金屬離子去除以及生物分子的分離等方面。由于碳材料電荷存儲(chǔ)電容較低且面臨同離子排斥等副反應(yīng)，現(xiàn)有的CDI技術(shù)仍然存在脫鹽效率低、吸附速率慢、循環(huán)壽命短等問題。因此，研究并開發(fā)高性能的新型CDI電極具有重要意義。
浙江工業(yè)大學(xué)高從堦院士、沈江南教授、曹澥宏教授團(tuán)隊(duì)及其他合作者提出了一個(gè)基于界面和微納結(jié)構(gòu)工程的脫鹽增強(qiáng)策略，開發(fā)的普魯士藍(lán)/聚苯胺空心管狀復(fù)合材料（PB/PANI）表現(xiàn)出**的脫鹽性能，且適用于不同濃度的苦鹽水脫鹽，展示了其實(shí)際應(yīng)用潛力。研究者們繼而對(duì)該復(fù)合電極材料的電子態(tài)密度、界面電荷分布、離子擴(kuò)散狀況、表面吸附特性等方面進(jìn)行了深入分析，并結(jié)合原位分析手段監(jiān)測(cè)活性物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)在脫鹽/再生過程中的動(dòng)態(tài)變化，揭示了PB/PANI的協(xié)同作用和脫鹽機(jī)制。最后，他們提出了一種將CDI脫鹽過程中儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化成電能的方法，進(jìn)一步降低了這一脫鹽技術(shù)的能耗。該項(xiàng)工作有望為CDI電極材料的相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)研究提供重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，有助于促進(jìn)CDI技術(shù)在海水淡化與水處理應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。
圖1.PB/PANI電極的CDI脫鹽性能及機(jī)制研究相關(guān)成果以“Enabling Superior Sodium Capture for Efficient Water Desalination by a Tubular Polyaniline Decorated with Prussian Blue Nanocrystals”為題發(fā)表在Advanced Materials上（DOI: 10.1002/adma.201907404）。施文慧博士為**作者，沈江南教授和曹澥宏教授為共同通訊作者，其他合作單位有新加坡科技研究局高性能計(jì)算研究所、新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)和西湖大學(xué)。該研究受到國家自然科學(xué)基金（51702286, 51602284&51972286）和浙江省自然科學(xué)基金（LR19E020003）資助。
齊岳微信公眾號(hào)
官方微信
庫存查詢