近日,中国科学院城市环境研究所郑煜铭团队(污染防治材料与技术研究组)在废弃生物质多孔碳应用于电容脱盐方面取得新进展。该研究揭示了提高碳电极材料石墨氮含量对增强电容脱盐性能的内在机制。
碳材料因储量丰富、环境相容性高,成为电容去离子(Capacitive deionization,CDI)电极材料研究的热点。然而,制备良好亲水性、高比表面积、适合孔径分布、高导电性、稳定电化学性能的碳电极材料颇具挑战性。因此,亟需发展一种绿色、低成本的方法来制备具有特定形态或孔隙结构的杂原子掺杂碳电极材料。近年来,杂原子掺杂工程为制备高性能CDI电极材料提供了新思路。基于此,中国科学院城市环境研究所郑煜铭团队以溶解有废弃蚕茧的汰头废水为氮和碳源,运用ZnCl2活化-碳化工艺制备了氮掺杂分级多孔碳(NPC),并将其作为电极材料用于CDI脱盐,实现废弃物资源化(如图)。研究发现:提高石墨氮含量可有效降低电极材料本征电阻,减小脱盐能耗;同时可增加电极材料内部缺陷形成赝电容吸附位点,进一步增大脱盐容量。优化后的NPC-1.5电极材料的电吸附容量可达22.19 mg g-1,平均脱盐速率为1.1 mg g-1 min-1,优于已报道的活性炭和其他多孔碳电极材料;经过50次循环利用后,NPC-1.5仍能保持初始电吸附容量的97%,表明该材料在海水淡化方面具有应用潜力。
相关研究成果以Silkworm cocoon waste-derived nitrogen-doped hierarchical porous carbon as robust electrode materials for efficient capacitive desalination为题,发表在《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal)上。研究工作得到国家自然科学基金面上项目和中国科学院青年创新促进会等的支持。
NPC的制备及其CDI脱盐示意图
[来源:中国科学院城市环境研究所]
2023.06.09
1375万!四川省特种设备检验研究院和中国科学院青藏高原研究所仪器采购项目
2024.08.01
1240万!中国科学院超高分辨率激光共聚焦显微镜和原位液体环境透射电镜采购项目
2024.07.25
1129万!中国科学院场发射电子探针显微分析仪仪器配置和快速超分辨活细胞成像系统采购项目
2024.07.25
版权与免责声明:
① 凡本网注明"来源:仪器信息网"的所有作品,版权均属于仪器信息网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:仪器信息网"。违者本网将追究相关法律责任。
② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为默认仪器信息网有权转载。
谢谢您的赞赏,您的鼓励是我前进的动力~
打赏失败了~
评论成功+4积分
评论成功,积分获取达到限制
投票成功~
投票失败了~