顆粒在線訊：近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心團隊基于電容去離子技術(shù)發(fā)展了錳基鐵氧體（MnFe2O4）選擇性吸附電極，依托其獨特的晶體結(jié)構(gòu)及特有的贗電容效應(yīng)，該電極展現(xiàn)出高效的選擇性電吸附硬度離子能力。

　　研究通過簡便的一步溶劑熱方法和自組裝生長機制，制備出具有層級結(jié)構(gòu)的MnFe2O4（MFO）納米球，并用MFO（贗電容陰極）和活性炭（雙電層陽極）組裝混合贗電容去離子裝置（PHCDI）。MFO電極在氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂三種不同電解質(zhì)中的三電極電化學(xué)測試表明，在硬度離子電解液中具有出色的電化學(xué)性能，并具有獨特的贗電容效應(yīng)。CDI實驗表明，MFO電極的最大電吸附容量為534.6μmol/g（氯化鈣）和980.36μmol/g（氯化鎂），遠超過以往其他工作報道；結(jié)合非原位XPS測試發(fā)現(xiàn)，鎂離子的嵌入和脫嵌過程與金屬-氧鍵的可逆強度變化相對應(yīng)，展現(xiàn)出電極反應(yīng)的高度可逆。基于嵌入-氧化還原機理發(fā)現(xiàn)，MFO電極表現(xiàn)出在鈉、鈣、鎂多元陽離子混合溶液中對硬度離子的優(yōu)異電親和性。此外，研究首次在贗電容電極中觀察到離子交換，并在鈉-鈣-鎂摩爾比為20:1:1的三元溶液中實現(xiàn)了34.76的超高硬度選擇性系數(shù)。一元或多元模擬電解液的電化學(xué)響應(yīng)，揭示基于陽離子嵌入/脫嵌-氧化還原機理的獨特贗電容效應(yīng)，這是固有的選擇性去除硬度離子的根源。

　　該研究對氧化還原反應(yīng)和高效離子選擇性的內(nèi)在機理進行了深入研究，為開發(fā)具有高選擇性水軟化作用的新型法拉第材料提供了新參考。

　　相關(guān)成果發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上。研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委的資助。

PHCDI裝置中MFO電極選擇性離子電吸附的示意圖