Kreditera: Nano Res. (2021). https://doi.org/10.1007/s12274-021-3467-z
Nyligen, forskarna från Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin använde valensteknik för att utveckla tre manganoxider som elektroder med olika Mn-valenser för högpresterande kapacitiv avsaltning.
Omvänd osmos och termisk destillation används ofta för att behandla saltvatten med hög saltkoncentration, men de har nackdelar, inklusive hög energiförbrukning och höga kostnader.
Som en alternativ metod, Kapacitiv avjoniseringsteknik (CDI) kan ta bort laddade joner från avsaltvatten genom elektrosorption eller pseudokapacitiv reaktion. Dock, det finns få rapporter om manganoxider med lägre valens av Mn jämfört med antalet rapporter om MnO 2 . Därav, om det finns en skillnad i avsaltningsprestanda i så olika valenstillstånd av Mn och de interna orsakerna är värda att undersöka.
I den här studien, på grund av den höga kapacitetsegenskapen hos Faradic-elektroden, forskarna framställde tre manganoxidkolkompositioner med olika valenstillstånd av Mn genom att kalcinera MnNO 3 @C prekursor under olika atmosfärer och temperaturer, och kombinerade dem med en kommersiell elektrod för aktivt kol för att montera en asymmetrisk CDI-enhet. Alla som framställda manganoxider bibehöll den spindelliknande morfologin hos prekursorn.
Resultaten visade att manganoxider med tvåvärda, trivalenta och tvåvärda/trivalenta uppvisade alla hög saltadsorptionskapacitet och motsvarande höga saltadsorptionshastigheter i 500 mg L-1 NaCl-lösning, överträffar andra avancerade kolmaterial. Bland dem, MnO@C indikerade den bästa elektrosorptionsprestandan och Mn 3 O 4 @C har det värsta.
Beräkningsresultaten för densitetsfunktionella teorin (DFT) visade att valenstillståndet för mangan under Na+-absorption kunde ge distinkta skillnader i den rumsliga strukturen och absorptionskapaciteten. Därför, forskarna drog slutsatsen att när det gäller kapacitet och stabilitet, manganoxiderna med tvåvärda (MnO@C) var mer lämpliga än trevärda (Mn 2 O 3 @C) och divalent/trivalent (Mn 3 O 4 @C) manganoxider för CDI-avsaltning.
Valenstekniken ger ett nytt sätt att förbereda högpresterande pseudokapacitiva material för kapacitiv avsaltning.
