Unleashing the power of capacitive deionization: Advancing ion removal with biomass-derived porous carbonaceous electrodes

电容去离子 材料科学 阳极 电化学 碳化 阴极 化学工程 吸附 碳纤维 离子 表面电荷 电极 复合材料 物理化学 有机化学 化学 复合数 工程类 扫描电子显微镜
作者
Hai Deng,Ziquan Wang,Minjun Kim,Yusuke Yamauchi,Stephen J. Eichhorn,Maria‐Magdalena Titirici,Libo Deng
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:117: 108914-108914 被引量:61
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108914
摘要

Capacitive deionization (CDI) is a promising electrochemical technique for the removal and recycling of ions from micro-polluted wastewater but is still hindered by the co-ion expulsion effect and anode oxidation. In this study, these issues are addressed through optimization of both materials and electrochemical systems. A diverse set of porous carbons are prepared using biomass as a precursor and KOH as the activation agent. It is found that direct carbonization and/or KOH activation induce a negative surface charge, whereas intense nitrogen-doping results in an inverse surface charge for all biomass-derived carbons, characterized by the potential of zero charge (Epzc). Density functional theory calculations suggest that the carboxyl group and quaternary N contribute most among other functional groups to the negative and positive charges, respectively. A Epzc-matching asymmetric CDI system is constructed employing negatively charged and positively charged carbons as the cathode and anode, respectively. This configuration, coupled with precise optimization of the cathode-to-anode mass ratio (m-/m+), unlocks a high adsorption capacity of 17.2 mg g−1 for NaCl, surpassing the symmetric system by 84.7 %. Further fine tuning of the m-/m+ ratio results in a removal capacity of 167.4 mg g−1 for Cu2+ ions, which is the highest reported for carbonaceous materials to date.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
任性的卿完成签到,获得积分10
刚刚
阿北发布了新的文献求助10
1秒前
xix发布了新的文献求助10
1秒前
王迪完成签到,获得积分10
2秒前
zhangj696完成签到,获得积分10
3秒前
娜娜完成签到 ,获得积分10
3秒前
川桜完成签到,获得积分10
4秒前
正直冰露完成签到 ,获得积分10
4秒前
干净柏柳完成签到 ,获得积分10
5秒前
十七完成签到 ,获得积分10
5秒前
李雯娴完成签到,获得积分10
7秒前
舒服的远望完成签到,获得积分10
8秒前
搜集达人应助阿北采纳,获得10
9秒前
9秒前
hjhhjh完成签到,获得积分10
10秒前
等待谷南完成签到,获得积分10
11秒前
puritan完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
jenniferli发布了新的文献求助10
13秒前
kchen85发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
Hunter完成签到,获得积分10
15秒前
大气的尔蓝完成签到,获得积分10
17秒前
我是老大应助腼腆的安露采纳,获得10
18秒前
coolru发布了新的文献求助10
18秒前
竹马子发布了新的文献求助10
19秒前
猩猩完成签到,获得积分10
19秒前
SYY完成签到,获得积分10
20秒前
22秒前
yyyyyyyyy完成签到,获得积分10
22秒前
jenniferli完成签到,获得积分10
23秒前
事事包子完成签到 ,获得积分10
23秒前
Judy完成签到 ,获得积分0
26秒前
zuoyou发布了新的文献求助10
26秒前
虚幻秋完成签到,获得积分10
26秒前
医学事业完成签到,获得积分10
27秒前
nannan完成签到 ,获得积分10
27秒前
腼腆的安露完成签到,获得积分10
27秒前
蛋挞没有挞完成签到,获得积分10
28秒前
28秒前
高分求助中
(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
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
Performance optimization of advanced vapor compression systems working with low-GWP refrigerants using numerical and experimental methods 500
Constitutional and Administrative Law 500
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5294333
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4444199
关于积分的说明 13832392
捐赠科研通 4328271
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2376032
邀请新用户注册赠送积分活动 1371362
关于科研通互助平台的介绍 1336532