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水淡化電極材料-普魯士藍/聚苯胺空心管狀復合材料

發布時間：2020-08-28 作者：Annie 分享到：

電容去離子（Capacitive Deionization，簡稱CDI）是一種基于電化學雙電層理論的電吸附脫鹽技術。與其他的水處理技術相比，CDI具有成本低、能耗低、器件易小型化、電極易再生的優點。除了苦咸水脫鹽，CDI還可應用于工業廢水處理、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電容較低且面臨同離子排斥等副反應，現有的CDI技術仍然存在脫鹽效率低、吸附速率慢、循環壽命短等問題。因此，研究并開發高性能的新型CDI電極具有重要意義。

浙江工業大學高從堦院士、沈江南教授、曹澥宏教授團隊及其他合作者提出了一個基于界面和微納結構工程的脫鹽增強策略，開發的普魯士藍/聚苯胺空心管狀復合材料（PB/PANI）表現出**的脫鹽性能，且適用于不同濃度的苦鹽水脫鹽，展示了其實際應用潛力。研究者們繼而對該復合電極材料的電子態密度、界面電荷分布、離子擴散狀況、表面吸附特性等方面進行了深入分析，并結合原位分析手段監測活性物質的晶體結構在脫鹽/再生過程中的動態變化，揭示了PB/PANI的協同作用和脫鹽機制。最后，他們提出了一種將CDI脫鹽過程中儲存的能量轉化成電能的方法，進一步降低了這一脫鹽技術的能耗。該項工作有望為CDI電極材料的相關基礎科學研究提供重要的理論基礎和實驗依據，有助于促進CDI技術在海水淡化與水處理應用領域的發展。

圖1.PB/PANI電極的CDI脫鹽性能及機制研究

相關成果以“Enabling Superior Sodium Capture for Efficient Water Desalination by a Tubular Polyaniline Decorated with Prussian Blue Nanocrystals”為題發表在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算研究所、新加坡科技與設計大學和西湖大學。

該研究受到國家自然科學基金（51702286, 51602284&51972286）和浙江省自然科學基金（LR19E020003）資助。

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