Efficient Removal of Chlorine Ions by Ultrafine Fe3C Nanoparticles Encapsulated in a Graphene/N-Doped Carbon Hybrid Electrode: Redox and Confinement Effect

石墨烯 电容去离子 氧化还原 纳米颗粒 电极 碳纤维 材料科学 假电容 气凝胶 纳米技术 化学 电化学 超级电容器 化学工程 复合数 物理化学 冶金 工程类 复合材料
作者
Haoyu Deng,Haiyin Gang,Yiyun Cao,Sikpaam Issaka Alhassan,Dun Wei,Bichao Wu,Lvji Yan,Haiying Wang
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (6): 2324-2333 被引量:33
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c05960
摘要

Developing a high-performance Cl-storage electrode is a crucial issue for capacitive deionization (CDI). Iron-/nitrogen-doped carbon hybrid composites with densely dispersed ultrafine Fe-based nanoparticles are promising candidates for Cl-storage electrodes, yet further improvement of Fe-based nanoparticles prone to agglomeration is strongly desired. Hereby, a hybrid electrode with ultrafine iron carbide nanoparticles encapsulated in graphene/chitosan-derived N-doped carbon (Fe3C@GNC) is successfully constructed via facile one-step pyrolysis of aerogel composites. The encapsulation effect of graphene can effectively confine Fe3C nanoparticles in the carbon matrix, enabling stable and dispersive ultrafine Fe3C nanoparticles, and chitosan also enables N-doping. Also, a satisfactory conductive system with synergistically long- and short-range conductive networks is successfully generated by the graphene/N-doped carbon matrix. The Fe3C@GNC electrode exhibits a typical pseudocapacitive behavior, with a specific capacitance of up to 305.33 F g–1 and a dominant capacitive contribution of up to 96%. As a Cl-storage electrode for CDI, it delivers a Cl– adsorption capacity as high as 82.08 mg g–1 with a retention rate of 74.2% for 150 cycles. Furthermore, it is revealed that the Cl– storage mechanism of Fe3C@GNC is a pseudocapacitance effect induced by the reversible Fe2+/Fe3+ redox couple, which can achieve fast reaction kinetics and structural stability in the CDI process.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
背后丹妗发布了新的文献求助10
1秒前
带象发布了新的文献求助10
1秒前
tengfly发布了新的文献求助10
1秒前
高高的天曼完成签到,获得积分20
2秒前
依依牙我在做什么完成签到,获得积分10
2秒前
丘比特应助春实秋华采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
安利完成签到,获得积分10
3秒前
FashionBoy应助聪明纲采纳,获得10
3秒前
Owen应助celia采纳,获得10
4秒前
5秒前
Ava应助ning采纳,获得10
5秒前
淡然雁梅发布了新的文献求助50
5秒前
6秒前
可靠白安发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
桐桐应助秀丽的皮皮虾采纳,获得10
7秒前
NSQ完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
共享精神应助高高的天曼采纳,获得10
8秒前
万能图书馆应助Chelsea采纳,获得10
9秒前
27发布了新的文献求助10
9秒前
Orange应助volcano采纳,获得10
10秒前
NSQ发布了新的文献求助10
11秒前
晒晒太阳发布了新的文献求助10
11秒前
mai发布了新的文献求助10
11秒前
haha完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
13秒前
科研通AI6.4应助带象采纳,获得20
13秒前
Nexus应助Bg采纳,获得50
13秒前
木木发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
桐桐应助飘逸的虔采纳,获得10
14秒前
健壮的秋寒完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
sen完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7254342
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8876255
关于积分的说明 18741684
捐赠科研通 6934884
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3200093
关于科研通互助平台的介绍 2374772
邀请新用户注册赠送积分活动 2174977