Bimetallic Fe, Ni-PBA on hollow graphite tube for capacitive deionization with exceptional stability

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作者
Zhaoyu Tang,Bin Hu,Pengfei Nie,Xiaohong Shang,Jianmao Yang,Jianyun Liu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:466: 143216-143216 被引量:56
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.143216
摘要

Faradic materials become more and more attractive for capacitive deionization (CDI) due to their high ion adsorption capacity. However, it is still a great challenge to design a stable and high charge-transfer rate material for high-performance desalination. Herein, we report a bimetallic Fe, Ni-doped Prussian blue analogue (PBA)-packed hollow graphite tube ([email protected]) electrode for boosting the CDI performance. The high conductivity of HGT and the tight adhesion of PBA crystals on HGT endow the [email protected] electrode with fast charge-transfer, excellent redox activity and high stability through buffering the crystal deformation of PBAs in the ion-intercalation/deintercalation process. In addition, the bimetallic Fe, Ni-doping in PBA at the high-spin (HS) sites enhances the redox activity of FeIIC6/ FeIIIC6 in FeNiHCF with Ni substitution for partial HS Fe. Under the optimal Ni-doping condition, the obtained Fe1Ni1[email protected] delivers a high specific capacity and superior rate performance (364F g−1 at 1 A g−1, 88.2% retention at 20 A g−1), with an ultra-high surface capacitance contribution (92.3% at 20 mV s−1). The CDI results demonstrate its outstanding salt adsorption capacity (60.2 mg g−1 in 100 mM NaCl) and exceptional cycle stability (106.6% retention after 100 cycles). This new strategy with the synergy of conductive tube matrix and Ni substitution at PBA lattice sites fully achieves the high-performance CDI.
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