近日，山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院玄曉旭團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種基于鈉超離子導(dǎo)體（NASICON）結(jié)構(gòu)的NaTi2(PO4)3（NTP）材料應(yīng)用于電容去離子海水淡化，該材料在長(zhǎng)期循環(huán)中展現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)及性能穩(wěn)定性，鹽吸附容量達(dá)到破紀(jì)錄的124.72 mg g?1。該研究成果以“Unlocking Enhanced Capacitive Deionization of NaTi2(PO4)3/Carbon Materials by the Yolk?Shell Design”為題發(fā)表于化學(xué)頂刊雜志Journal of the American Chemical Society（影響因子16.4）上。
電容去離子（CDI）是一種能量有力的可持續(xù)海水淡化方法，基準(zhǔn)碳材料的低鹽吸附容量（SACs）（通常低于20 mg g?1）是限制其進(jìn)一步商業(yè)開(kāi)發(fā)的最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一。研究團(tuán)隊(duì)基于鈉超離子導(dǎo)體（NASICON）結(jié)構(gòu)的NaTi2(PO4)3（NTP）材料合成了蛋黃-殼納米結(jié)構(gòu)CDI脫鹽劑（記為ys-NTP@C）。ys-NTP@C表現(xiàn)出良好的CDI性能，包括在1.8 V恒壓模式下時(shí)最大SAC為124.72 mg g?1，在恒流模式下100 mA g?1時(shí)最大SAC為202.76 mg g?1的示例性SAC，以及在100次循環(huán)中沒(méi)有明顯的性能下降或能耗增加的良好循環(huán)穩(wěn)定性。此外，用于研究CDI循環(huán)的X射線衍射清楚地顯示了ys-NTP@C在重復(fù)離子嵌入/脫嵌過(guò)程中的良好結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有限元模擬解釋了為什么蛋黃-殼納米結(jié)構(gòu)比其他材料表現(xiàn)出更好的性能。這項(xiàng)研究為從MOF@COP制備蛋黃-殼結(jié)構(gòu)材料提供了一種新的合成范式，并強(qiáng)調(diào)了蛋黃-殼納米結(jié)構(gòu)在電化學(xué)脫鹽中的潛在用途。
近年來(lái)，山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院非常支持開(kāi)展廣泛的國(guó)際合作，該研究由山東大學(xué)玄曉旭作為本文共同第一作者聯(lián)合昆士蘭大學(xué)Yusuke Yamauchi教授（全球高被引學(xué)者）完成，并得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、科技部政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、江蘇省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、山東大學(xué)青年未來(lái)學(xué)者計(jì)劃等課題資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01755
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