近来,环境科学与工程学院马杰教授团队在离子脱溶调控助力电容去离子脱盐获得发展,相关研讨成果宣布在《先进功用资料》(Advanced Functional Materials)上。
电化学Na+捕获被认为是大规模储能和微咸水净化系统的有出路的候选者。其间,Na(H₂O)x⁺的脱溶被认为是决议电化学动力学的首要进程。在脱盐进程中,不可逆的水嵌入会占有活性位点,下降Na+的存储容量,水分子的高极性会导致电极严峻的结构降解和容量衰减。MoS2因为其丰厚的活性位点和共同的层状结构而备受喜爱。但是,因为不可逆的结构演化和层距离缺乏,MoS2表现出较差的循环安稳性和有限的离子输运速率,严峻阻止了其商业使用。有必要留意一下的是,所有这些应战都直接或间接地与电极/电解质界面的离子脱溶进程有关。因而,规划具有调理溶剂化行为的MoS2电极资料关于高功能钠离子存储至关重要。
该研讨提出一种双结构工程战略,经过相变和层距离离扩展来构建安稳的氮掺杂层状碳插层1T相MoS2超晶格纳米花(1T-MoS2-NC),然后有效地调理Na(H₂O)x⁺的脱溶进程,并表现出优异的电容性去离子(CDI)功能。NC插层诱导的阳离子-π相互效果和可调理层间结构的协同效果下降了Na(H₂O)x⁺的脱溶能。丰厚的1T金属相加快了电荷转移,一起加快离子传输动力学。在共同的结构规划和优化的脱溶才能的协同效果下,1T-MoS2-NC电极展示优胜的盐吸附才能和令人瞩目的长循环寿数。非原位拉曼和x射线光电子能谱证明了在充放电进程中高度安稳的1T相。电化学石英晶体微天平缓密度泛函理论核算标明,1T-MoS2-NC具有较低的脱溶活化能和Na+分散能垒。这项作业证明了脱溶调控在水溶液中钠离子捕获中的及其重要的效果,为构建高功能储钠电极供给了新的见地和方向。
环境科学与工程学院博士生任一帆为论文榜首作者,同济大学为通讯作者单位。该研讨得到国家自然科学基金委和上海市科委国内科学技术合作项目资金赞助。
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