設計綜合性能優異的電極材料是推動流動電極電容去離子(FCDI)發展的關鍵之處。迄今為止，對于涉及到碳基材料的應用和改性的大多數FCDI研究，都會遭受一個嚴重的矛盾：流變性能和電化學性能之間難以平衡。該研究中，設計合成了Na
+超離子導體(NASICON)氟磷酸釩鈉@還原氧化石墨烯(NVOPF@rGO)，將其應用于FCDI流動電極。得益于三維rGO網絡的限制效應，形成了薄而均勻的納米片，為吸附Na
+提供了豐富的活性位點。此外，互連的rGO網絡形成了鈉離子和電子傳輸的三維導電網絡。與活性炭(AC)-AC系統(AC同時用作陽極和陰極)相比，NVOPF@rGO-AC系統表現出較好的電極分散性和穩定性、較低的內阻、較高的脫鹽速率和較低的能耗。此外，通過調節電極濃度(4.73 wt%)、電極流速(25 mL·min−1)和工作電壓(1.6V)，平均鹽吸附率(ASAR)達到5.32 μg·cm−2·min−1。這項研究展示了法拉第流動電極推動FCDI發展的潛在應用價值。
Figure 1. 掃描電鏡圖像(a)，透射電鏡圖像(b)，高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)圖像(c)，元素分布(d)，和N@rGO-4的EDS模式(e)。
Figure 2. N@ rGO-4的XRD圖譜(a)、FT-IR光譜(b)、XPS光譜(C)、高分辨V 2p XPS光譜、(d) 高分辨C 1s XPS光譜(e)和熱重分析曲線(f)。
Figure 3．AC和N@rGO-4 (a)的粒度分布；ζ-AC和N@rGO-4 (b)的電位和平均粒徑，N@rGO-4 (c)和AC (d)的N2吸附/解吸等溫線和孔徑分布，AC和N@rGO-4 (e)的CV曲線，以及AC和N@rGO-4 (f)的EIS圖。圖(f)的插圖是相應的等效電路。
Figure 4．不同電極濃度下NaCl濃度的變化(a)，ASRR和NaCl去除效率(b)，AC-NVOPF@rGO FCDI系統的能耗和充電效率(c)；不同電壓下NaCl濃度的變化(d)，ASRR和NaCl去除效率(e)，AC-NVOPF@rGO FCDI系統的能耗和充電效率(f)；不同電極流速下的NaCl濃度變化(g)、ASRR和NaCl去除效率(h)，AC-NVOPF@rGO FCDI系統的能耗和充電效率(i)。
該研究工作由同濟大學Jie Ma課題組于2021年發表在ACS Appl. Mater. Interfaces期刊上。原文：Enhanced Salt Removal Performance Using Graphene-Modified Sodium Vanadium Fluorophosphate in Flow Electrode Capacitive Deionization。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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