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美國密歇根科技大學(xué)Yun Hang Hu課題組--結(jié)構(gòu)和化學(xué)工程石墨烯用于電容去離子

高效電容去離子（CDI）技術(shù)依賴于電極表面鹽離子的無阻礙傳輸。石墨烯具有高的理論表面積和導(dǎo)電率，可以提供優(yōu)異的離子吸附條件，是一種理想的侯選者。當(dāng)離子僅存儲(chǔ)在雙電層（EDL）中時(shí)，具有分級(jí)孔結(jié)構(gòu)的親水性石墨烯表面具有最大化表面積，便于離子的傳輸。通過靜電吸附和法拉第氧化還原反應(yīng)的協(xié)同離子存儲(chǔ)下，石墨烯既可以充當(dāng)電子高速路徑，又可以充當(dāng)相互間隔提供表面限制效應(yīng)。實(shí)質(zhì)上，結(jié)構(gòu)和化學(xué)工程可以提高石墨烯的離子去除能力和速率，并提高充電效率和離子選擇性。在這篇綜述中，深入了解了CDI技術(shù)，以及石墨烯基材料用于CDI的最新進(jìn)展。合理組裝功能材料時(shí)，涉及到表面積，孔結(jié)構(gòu)和親水性等方面，提出了所面臨的主要挑戰(zhàn)。隨著電極材料的發(fā)展，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高效，節(jié)能和環(huán)保的CDI技術(shù)。

Figure 1.（A）CDI技術(shù)的循環(huán)系統(tǒng)，（B）流過和溢流模型示意圖。

Figure 2.（A）示意圖描繪了HGF的制造過程。（B）HGO片的透射電鏡圖像。（C）HGF在不同濃度NaCl水性電解質(zhì)中的電吸附能力。

Figure 3.（A）3DMGA 制備示意圖。（B）在電容去離子期間3DGA-OP中離子傳輸過程。（C）3DGA-OP和3DGA-C電極在50 mg L-1 NaCl溶液中的溶液電導(dǎo)率與時(shí)間的關(guān)系曲線。

Figure 4. （A）表面微孔石墨烯的STEM圖像。（B）表面微孔石墨烯活性炭在50 mg L-1 NaCl水溶液中的電吸附能力。（C）HGC的SEM圖像和（D）電吸附能力。

該研究工作由美國密歇根科技大學(xué)Yun Hang Hu課題組，于2020年發(fā)表在J. Mater. Chem. A期刊上。原文：Structurally and chemically engineered graphene for capacitive deionization。

轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)



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