注册 English

NCQDs修饰FeOOH基复合材料的制备及其电容脱盐性能

薛夷菡 ,  韩雪 ,  张洁 ,  温晓茹

downloadPDF
引用本文: 薛夷菡, 韩雪, 张洁, 温晓茹. NCQDs修饰FeOOH基复合材料的制备及其电容脱盐性能[J]. 物理化学学报, 2025, 41(7): 100072. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100072 shu
Citation:  Yihan Xue, Xue Han, Jie Zhang, Xiaoru Wen. Efficient capacitive desalination over NCQDs decorated FeOOH composite[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2025, 41(7): 100072. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100072 shu

NCQDs修饰FeOOH基复合材料的制备及其电容脱盐性能

  • 内蒙古大学化学化工学院, 内蒙古 呼和浩特 010020

    • 通讯作者: 温晓茹, xiaoru-wen@imu.edu.cn
  • 基金项目:

    内蒙古自治区自然科学基金 2023MS02010

    内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划 NJYT23032

  • †These authors contributed equally to this work
摘要: 电容去离子(Capacitive deionization，CDI)是一种新型的海水淡化技术，而电极材料是影响脱盐性能的关键因素。采用简单易行的水热法制备了氮掺杂碳量子点修饰的羟基氧化铁(NCQDs/FeOOH)电极材料，并将其作为CDI器件阴极，探究了脱盐特性。微结构测试表明复合材料具有均匀纳米颗粒网络结构、分级孔分布及丰富孔隙率。电化学测试表明复合电极具有突出的电容性能及导电性能。当工作电压为1.4 V，NaCl溶液初始浓度为2000 mg∙L−1时，NCQDs/FeOOH电极的GACNaCl高达56.52 mg∙g−1，且具有突出的循环稳定性。此外，CV (cyclic voltammetry)及非原位XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)测试表明以赝电容反应为主的盐离子吸附机制。

English

    1. [1]

      Greve, P.; Kahil, T.; Mochizuki, J.; Schinko, T.; Satoh, Y.; Burek, P.; Fischer, G.; Tramberend, S.; Burtscher, R.; Langan, S.; et al. Nat. Sustain. 2018, 1, 486. doi: 10.1038/s41893-018-0134-9

    2. [2]

      Elimelech, M.; Phillip, W. A. Science 2011, 333, 712. doi: 10.1126/science.1200488

    3. [3]

      Ying, T.; Xiong, Y.; Peng, H. R.; Yang, R. J.; Mei, L.; Zhang, Z.; Zheng, W. K.; Yan, R. X.; Zhang, Y.; Hu, H. L.; et al. Adv. Mater. 2024, 36 (31), 2403385. doi: 10.1002/adma.202403385

    4. [4]

      Amiri, A.; Chen, Y. J.; Bee Teng, C.; Naraghi, M. Energy Storage Mater. 2020, 25, 731. doi: 10.1016/j.ensm.2019.09.013.

    5. [5]

      Gamaethiralalage, J. G.; Singh, K.; Sahin, S.; Yoon, J.; Elimelech, M.; Suss, M. E.; Liang, P.; Biesheuvel, P. M.; Zornitta, R. L.; De Smet, L. C. P. M. Energy Environ. Sci. 2021, 14 (3), 1095. doi: 10.1039/d0ee03145c

    6. [6]

      Li, Q.; Xu, X. T.; Guo, J. R.; Hill, J. P.; Xu, H.; Xiang, L. X.; Li, C.; Yamauchi, Y.; Mai, Y. Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60 (51), 26528. doi: 10.1002/anie.202111823

    7. [7]

      Kumar, S.; Aldaqqa, N. M.; Alhseinat, E.; Shetty, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62 (35), e202302180. doi: 10.1002/anie.202302180

    8. [8]

      Wang, H.; Edaño, L.; Valentino, L.; Lin, Y. J.; Palakkal, V. M.; Hu, D.-L.; Chen, B.-H.; Liu, D.-J. Nano Energy 2020, 77, 105304. doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105304

    9. [9]

      Cho, Y.; Lee, K. S.; Yang, S. C.; Choi, J.; Park, H.-R.; Kim, D. K. Energy Environ. Sci. 2017, 10 (8), 1746. doi: 10.1039/c7ee00698e

    10. [10]

      Ma, J.; Li, Q.; Zhang, X. C.; Yu, F. Coord. Chem. Rev. 2024, 517, 216001. doi: 10.1016/j.ccr.2024.216001

    11. [11]

      Zhang, Y.; Wu, J. Y.; Zhang, S. H.; Shang, N. Z.; Zhao, X. X.; Alshehri, S. M.; Ahamad, T.; Yamauchi, Y.; Xu, X. T.; Bando, Y. Nano Energy 2022, 97, 107146. doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107146

    12. [12]

      Li, Y. Y.; Chen, N.; Li, Z. L.; Shao, H. B.; Sun, X. T.; Liu, F.; Liu, X. T.; Guo, Q.; Qu, L. T. Adv. Mater. 2021, 33 (48), 2105853. doi: 10.1002/adma.202105853

    13. [13]

      Chen, Z. L.; Zhang, H. T.; Wu, C. X.; Luo, L. T.; Wang, C. P.; Huang, S. B.; Xu, H. Desalination 2018, 433, 68. doi: 10.1016/j.desal.2017.11.036

    14. [14]

      Zeng, J. J.; Wang, T.; Wang, Y.; Gao, L.; Sun, D. D.; Ge, C.; Deng, D. F.; Zhu, H. D.; Bando, Y.; Li, R. Q.; et al. J. Mater. Chem. A 2023, 11 (43), 23430. doi: 10.1039/d3ta04476a

    15. [15]

      Liu, X. H.; Xu, X. T.; Xuan, X. X.; Xia, W.; Feng, G. L.; Zhang, S. H.; Wu, Z.-G.; Zhong, B. H.; Guo, X. D.; Xie, K.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2023, 145 (16), 9242. doi: 10.1021/jacs.3c01755

    16. [16]

      Zhao, B.; Wang, Y.; Wang, Z.; Hu, Y. T.; Zhang, J. Y.; Bai, X. Chem. Eng. J. 2024, 487, 150437. doi: 10.1016/j.cej.2024.150437

    17. [17]

      Tang, Z. Y.; Hu, B.; Nie, P. F.; Shang, X. H.; Yang, J. M.; Liu, J. Y. Chem. Eng. J. 2023, 466, 143216. doi: 10.1016/j.cej.2023.143216.

    18. [18]

      Xue, J.; Zhang, Z. H.; Li, H. B. Sep. Purif. Technol. 2024, 339, 126713. doi: 10.1016/j.seppur.2024.126713

    19. [19]

      Tang, M. F.; Shen, X. Y.; Zhao, L.; Wang, S. Y.; Lv, S. H.; Zhou, A. G.; Zhu, B. K.; Wang, G. Sep. Purif. Technol. 2025, 352, 128169. doi: 10.1016/j.seppur.2024.128169

    20. [20]

      Sun, Y.; Su, Y. G.; Zhao, Z. B.; Zhao, J. X.; Ye, M. D.; Wen, X. R. Chem. Eng. J. 2022, 443, 136542. doi: 10.1016/j.cej.2022.136542

    21. [21]

      Liu, Z. L.; Wang, Y.; Wang, H. T.; Lee Smith, R.; Qi, X. H. Chem. Eng. J. 2024, 484, 149664. doi: 10.1016/j.cej.2024.149664

    22. [22]

      Zhang, B.; Yi, Q. Y.; Qu, W. Q.; Zhang, K.; Lu, Q.; Yan, T. T.; Zhang, D. S. Adv. Funct. Mater. 2024, 34 (36), 2401332. doi: 10.1002/adfm.202401332

    23. [23]

      Ji, Z. Y.; Tang, G. X.; Zhang, J. C.; Chuan, X. H.; Zhong, J. L.; Lin, Z. X.; Song, P.; Xu, K. Q.; Shen, X. P. Chem. Eng. J. 2024, 501, 157619. doi: 10.1016/j.cej.2024.157619

    24. [24]

      Zhao, Z. P.; Li, C. Q.; Liu, Z. Y.; Li, D. Int. J. Hydrogen Energy 2021, 46 (52), 26457. doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.05.147

    25. [25]

      Li, J.; Xu, Y. L.; Zhang, Y.; He, C.; Li, T. T. J. Mater. Chem. A 2020, 8 (37), 19544. doi: 10.1039/d0ta06701f

    26. [26]

      Li, L.; Guo, C. F.; Ning, J. Q.; Zhong, Y. J.; Chen, D. L.; Hu, Y. Appl. Catal. B: Environ. 2021, 293, 120203. doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120203

    27. [27]

      Wei, B. B.; Shang, C. Q.; Wang, X.; Zhou, G. F. Small 2020, 16 (34), 2002789. doi: 10.1002/smll.202002789

    28. [28]

      Shen, G. Z.; Guo, Z. X.; Zhang, L.; Ma, Q. H.; Xiao, C. Y.; Qin, C. J.; Chong, H. L. H.; Moh, P. Y.; Liu, Y.; Yuan, X. Sep. Purif. Technol. 2024, 335, 126034. doi: 10.1016/j.seppur.2023.126034

    29. [29]

      Zhao, J. X.; Wu, B. Y.; Huang, X. W.; Sun, Y.; Zhao, Z. B.; Ye, M. D.; Wen, X. R. Adv. Sci. 2022, 9 (25), 2201678. doi: 10.1002/advs.202201678

    30. [30]

      Li, D. Z.; Wang, S. Y.; Wang, G.; Li, C. X.; Che, X. P.; Wang, S. F.; Zhang, Y. Q.; Qiu, J. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11 (34), 31200. doi: 10.1021/acsami.9b10307

    31. [31]

      Zhang, W.; Zhang, P.; Li, F. K.; He, M. M.; Gong, A.; Zhang, W. Z.; Mo, X. P.; Li, K. X. Desalination 2022, 543, 116090. doi: 10.1016/j.desal.2022.116090

    32. [32]

      Wang, Z. R.; Huang, X. H.; Wang, T.; Zhao, R. K.; Chan, V.; Hu, G. Z. Chem. Eng. J. 2024, 484, 149666. doi: 10.1016/j.cej.2024.149666

    33. [33]

      Gao, M.; Li, J. X.; Wang, Y.; Liang, W. C.; Yang, Z. Q.; Chen, Y.; Deng, W. Y.; Wang, Z.; Ao, T. Q.; Chen, W. Q. Desalination 2023, 549, 116360. doi: 10.1016/j.desal.2022.116360

    34. [34]

      Tian, L.; Li, Z.; Wang, P.; Zhai, X. H.; Wang, X.; Li, T. X. J. Energy Chemistry 2021, 55, 279. doi: 10.1016/j.jechem.2020.06.057

    35. [35]

      Sung, K.-W.; Ko, K.-Y.; Ahn, H.-J. J. Energy Storage 2023, 72, 108797. doi: 10.1016/j.est.2023.108797

    36. [36]

      Shin, D.-Y.; Sung, K.-W.; Ahn, H.-J. Chem. Eng. J. 2021, 413, 127563. doi: 10.1016/j.cej.2020.127563

    37. [37]

      Wang, R. Y.; Liu, J.; Xie, J. H.; Cai, Z.; Yu, Y.; Zhang, Z. X.; Meng, X.; Wang, C.; Xu, X. Q.; Zou, J. L. Appl. Catal. B: Environ. 2023, 324, 122230. doi: 10.1016/j.apcatb.2022.122230

    38. [38]

      Yang, Y.; Sun, Z. Y.; Zhang, L.; Ye, M. D.; Wen, X. R. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2403149. doi: 10.1002/adfm.202403149

    39. [39]

      Li, J. F.; Zhang, X. Q.; Zhang, Z. H.; Li, Z. Y.; Gao, M. M.; Wei, H.; Chu, H. B. Electrochim. Acta 2019, 304, 487. doi: 10.1016/j.electacta.2019.03.023

    40. [40]

      Ganganboina, A. B.; Chowdhury, A. D.; Doong, R.-A. Electrochim. Acta 2017, 245, 912. doi: 10.1016/j.electacta.2017.06.002

    41. [41]

      Shao, B.; Meng, L. X.; Chen, F.; Wang, J. Y.; Zhai, W.; Li, L. Small 2024, 20 (33), 2401143. doi: 10.1002/smll.202401143

    42. [42]

      Yan, Y. T.; Huang, K. K.; Lin, J. H.; Yang, T. L.; Wang, P. J.; Qiao, L.; Cai, W.; Zheng, X. H. Appl. Catal. B: Environ. 2023, 330, 122595. doi: 10.1016/j.apcatb.2023.122595

    43. [43]

      Yin, X. L.; Cai, R.; Dai, X. P.; Nie, F.; Gan, Y. H.; Ye, Y.; Ren, Z. T.; Liu, Y. J.; Wu, B. Q.; Cao, Y. H.; et al. J. Mater. Chem. A 2022, 10 (21), 11386. doi: 10.1039/d2ta01929a

    44. [44]

      Wang, Y. C.; Gu, Y.; Li, H. M.; Ye, M. X.; Qin, W. X.; Zhang, H. M.; Wang, G. Z.; Zhang, Y. X.; Zhao, H. J. Chem. Eng. J. 2020, 392, 123773. doi: 10.1016/j.cej.2019.123773

    45. [45]

      Shi, W. L.; Sun, W.; Liu, Y. N.; Zhang, K.; Sun, H. R.; Lin, X.; Hong, Y. Z.; Guo, F. J. Hazard. Mater. 2022, 436, 129141. doi: 10.1016/j.jhazmat.2022.129141

    46. [46]

      Zhao, D. Y.; Zhu, Q. C.; Chen, D. J.; Li, X.; Yu, Y.; Huang, X. T. J. Mater. Chem. A 2018, 6 (34), 16475. doi: 10.1039/c8ta06820h

    47. [47]

      Zhang, S. H.; Xia, W.; Yang, Q.; Valentino Kaneti, Y.; Xu, X. T.; Alshehri, S. M.; Ahamad, T.; Hossain, M. S. A.; Na, J.; Tang, J.; et al. Chem. Eng. J. 2020, 396, 125154. doi: 10.1016/j.cej.2020.125154

    48. [48]

      Meng, J. S.; Niu, C. J.; Xu, L. H.; Li, J. T.; Liu, X.; Wang, X. P.; Wu, Y. Z.; Xu, X. M.; Chen, W. Y.; Li, Q.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139 (24), 8212. doi: 10.1021/jacs.7b01942

    49. [49]

      Zhang, D. Y.; Han, M.; Wang, B.; Li, Y. B.; Lei, L. Y.; Wang, K. J.; Wang, Y.; Zhang, L.; Feng, H. X. J. Power Sources 2017, 358, 112. doi: 10.1016/j.jpowsour.2017.05.031

    50. [50]

      Yan, J. Q.; Li, P.; Ji, Y. J.; Bian, H.; Li, Y. Y.; Liu, S. Z. J. Mater. Chem. A 2017, 5 (40), 21478. doi: 10.1039/c7ta07208b

    51. [51]

      Zhu, M. M.; Fan, Q. W.; Zhang, Y. X.; Chen, S.; Cao, W. X.; Xiong, R. H.; Huang, C. B.; Lu, H. F.; Ma, W. J. J. Environ. Chem. Eng. 2024, 12 (6), 114522. doi: 10.1016/j.jece.2024.114522

    52. [52]

      Zhang, L.; Fu, F. L.; Tang, B. Chem. Eng. J. 2019, 356, 151. doi: 10.1016/j.cej.2018.08.224

    53. [53]

      Pang, Y.; Wei, J. S.; Wang, Y. G.; Xia, Y. Y. Adv. Energy Mater. 2018, 8 (10), 1702288. doi: 10.1002/aenm.201702288

    54. [54]

      Wu, P. P.; Liu, H. Z.; Xie, Z. Y.; Xie, L. J.; Liu, G. Z.; Xu, Y. C.; Chen, J.; Lu, C.-Z. ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16 (13), 16601. doi: 10.1021/acsami.3c15957

    55. [55]

      Zhang, Z. H.; He, B. B.; Chen, L. J.; Wang, H. W.; Wang, R.; Zhao, L.; Gong, Y. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10 (44), 38032. doi: 10.1021/acsami.8b12372

    56. [56]

      Li, L. B.; Liu, D.; Shi, A. P.; You, T. Y. Sens. Actuator B-Chem. 2018, 255, 1762. doi: 10.1016/j.snb.2017.08.190

    57. [57]

      Sharanappa, S.; Vijaykumar, S. P.; Suresh, D. S.; Shbil, A. B.; Ganesha, H.; Veeresh, S.; Nagaraju, Y. S.; Devendrappa, H. J. Energy Storage 2023, 74, 109371. doi: 10.1016/j.est.2023.109371

    58. [58]

      Tang, X. H.; Liu, L.; Cui, Y. Int. J. Hydrogen Energy 2022, 47 (7), 4838. doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.11.096

    59. [59]

      Hu, J.; Li, S. W.; Chu, J. Y.; Niu, S. Q.; Wang, J.; Du, Y. C.; Li, Z. H.; Han, X. J.; Xu, P. ACS Catal. 2019, 9 (12), 10705. doi: 10.1021/acscatal.9b03876

    60. [60]

      Li, M. Q.; Li, B.; Meng, F. L.; Liu, J. Y.; Yuan, Z. Y.; Wang, C.; Liu, J. H. Sens. Actuator B-Chem. 2018, 273, 543. doi: 10.1016/j.snb.2018.06.081

    61. [61]

      Zhao, Z. P.; Su, H.; Li, S. H.; Li, C. Q.; Liu, Z. Y.; Li, D. J. Alloys Compd. 2020, 838, 155394. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.155394

    62. [62]

      Gao, C.; Ao, T. Q.; Wang, Z.; Ma, W. L.; Chen, W. Q. Desalination 2023, 564, 116794. doi: 10.1016/j.desal.2023.116794

    63. [63]

      Zhang, N. N.; Xiang, D. P. J. Hazard. Mater. 2021, 419, 126385. doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.126385

    64. [64]

      Zhao, J. X.; Zhao, Z. B.; Sun, Y.; Ma, X. D.; Ye, M. D.; Wen, X. R. Environ. Sci-Nano 2021, 8 (7), 2059. doi: 10.1039/d1en00175b

    65. [65]

      Wang, Z.; Yan, T. T.; Shi, L. Y.; Zhang, D. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9 (17), 15068. doi: 10.1021/acsami.7b02712

    66. [66]

      Ding, M.; Li, S.; Guo, L.; Jing, L.; Gao, S.-P.; Yang, H. T.; Little, J. M.; Dissanayake, T. U.; Li, K. R.; Yang, J.; et al. Adv. Energy Mater. 2021, 11 (35), 2101494. doi: 10.1002/aenm.202101494

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  42
  • HTML全文浏览量:  6
文章相关
  • 发布日期:  2025-07-15
  • 收稿日期:  2024-12-12
  • 接受日期:  2025-02-24
  • 修回日期:  2025-01-26
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net