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
TUTU完成签到 ,获得积分10
2秒前
左右完成签到 ,获得积分10
3秒前
楚寅完成签到 ,获得积分10
10秒前
奇奇怪怪的大鱼完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
出厂价完成签到,获得积分10
16秒前
呆萌的蚂蚁完成签到 ,获得积分10
16秒前
董耀文完成签到,获得积分10
19秒前
氟锑酸完成签到 ,获得积分10
19秒前
lunhui6453完成签到 ,获得积分10
21秒前
Yi完成签到,获得积分10
22秒前
王继完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
卡片完成签到,获得积分10
24秒前
虚幻念寒完成签到 ,获得积分10
24秒前
胡思乱想完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
hahaha6789y完成签到,获得积分10
27秒前
cl完成签到,获得积分10
29秒前
sheep完成签到,获得积分10
30秒前
maybe完成签到,获得积分10
30秒前
秦含光完成签到,获得积分10
30秒前
Mo完成签到,获得积分10
30秒前
hahaha2完成签到,获得积分10
31秒前
spider534完成签到,获得积分10
31秒前
徐彬荣完成签到,获得积分10
31秒前
simon666完成签到,获得积分10
31秒前
BlueKitty完成签到,获得积分10
33秒前
Adamcssy19完成签到,获得积分10
34秒前
量子咸鱼K完成签到,获得积分10
34秒前
霡霂完成签到,获得积分10
34秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
34秒前
PaperCrane完成签到,获得积分10
34秒前
hahaha1完成签到,获得积分10
34秒前
surlamper完成签到,获得积分10
35秒前
曹广秀完成签到,获得积分10
38秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
40秒前
雪雪完成签到 ,获得积分10
41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
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 871
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 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 5418566
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4534257
关于积分的说明 14143326
捐赠科研通 4450472
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2441268
邀请新用户注册赠送积分活动 1432974
关于科研通互助平台的介绍 1410417