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Molten salt etching synthesis of Ti3C2Tx/Ni composites for highly efficient capacitive deionization

电容去离子 材料科学 阳极 复合数 阴极 化学工程 纳米颗粒 盐(化学) 蚀刻(微加工) 熔盐 电极 复合材料 纳米技术 电化学 冶金 化学 工程类 物理化学 图层(电子)
作者
Wen Xi,Tianzhuo Guo,Zeren Xie,Youfang Zhang,Rui Wang,Yansheng Gong,Beibei He,Huanwen Wang,Jun Jin
出处
期刊:Desalination [Elsevier BV]
卷期号:574: 117241-117241 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.desal.2023.117241
摘要

Capacitive deionization (CDI) has garnered significant attention as a promising solution to address the issue of freshwater scarcity. Developing novel electrodes with high salt removal capacity and good stability is crucial for the high-performance CDI devices. In this study, Ti3AlC2 is employed as a precursor to prepare Ti3C2Tx/Ni composite for the CDI anode and cathode using the molten salt etching method. The Ti3C2Tx/Ni composite exhibits a well-preserved accordion-like morphology of Ti3C2Tx, with Ni nanoparticles uniformly distributed on the surface and between layers. The Ti3C2Tx/Ni composite possesses a large interlayer spacing and high specific surface area, which can effectively trap Cl− and Na+ ions. Moreover, the Ti3C2Tx/Ni interface can improve electronic conductivity and enhance ion transport. As a result, the Ti3C2Tx/NiǁTi3C2Tx/Ni CDI symmetry device exhibits a salt removal capacity of 49.4 mg g−1 in a 500 μS cm−1 NaCl solution at an applied voltage of 1.2 V with a removal rate of 3.00 mg g−1 min−1. After 30 cycles, the Ti3C2Tx surface remains unoxidized, and the salt removal capacity increases, indicating that the surface functional groups (−Cl and −O) and Ni nanoparticles can alleviate oxidation and facilitate the cycle stability of the Ti3C2Tx/Ni composites.
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