Selective Orbital Coupling‐Guided Coordination Engineering of Fe 2 CoSe 4 /Ti 3 C 2 Heterostructures for Efficient Chloride Capture in High‐Performance Capacitive Deionization

电容去离子 吸附 海水淡化 材料科学 氯化物 选择性 选择性吸附 电极 联轴节(管道) 异质结 电荷(物理) 化学工程 八面体 无机化学 化学物理 纳米技术 化学 光电子学 合理设计 工作(物理) 设计要素和原则 拓扑(电路) 四面体 电容感应 电子转移 盐(化学)
作者
Tongle Ge,Baochang Cheng,Dantong Zhang,Dong‐Feng Chai,Dawei Chu,Guozhe Sui,Jinlong Li,Dongxuan Guo
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e6992392-e6992392
标识
DOI:10.1002/anie.6992392
摘要

ABSTRACT Enhancing the selectivity and capacity of chloride capture is a fundamental challenge for high‐performance capacitive deionization (CDI). Here, a coordination engineering strategy guided by selective orbital coupling (SOC) theory is proposed for the rational design of superior chloride capture electrodes. A heterostructured Fe 2 CoSe 4 /Ti 3 C 2 featuring coexisting tetrahedral Fe and octahedral Co sites is synthesized as a model platform. This unique dual‐site geometry triggers significant charge transfer and electronic modulation, which synergistically tailors the discrete d ‐orbital states of the active Co sites. The resulting optimization in orbital energy and symmetry enhances selective hybridization with Cl − 3 p orbitals, while the concurrently increased soft‐acid character of the Co sites further promotes specific charge‐transfer interactions. Consequently, the Fe 2 CoSe 4 /Ti 3 C 2 electrode delivers outstanding desalination performance, including a high salt adsorption capacity of 140.5 mg g −1 , a fast average salt adsorption rate of 5.8 mg g −1 min −1 , a remarkable charge efficiency of 97.3% (in 2000 mg L −1 NaCl), and excellent long‐term stability. This work not only validates SOC as a powerful design principle for selective CDI electrodes but also establishes a generalizable paradigm to circumvent scaling relations through atomic‐scale coordination engineering, paving the way for precisely regulated ion‐adsorption energetics in advanced desalination technologies.
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