物理化学学报 >> 2025, Vol. 41 >> Issue (3): 100026.doi: 10.3866/PKU.WHXB202405002
王卓, 白雪, 张可新, 王鸿志, 董家宝, 高源, 赵斌*(
)
收稿日期:2024-05-01
修回日期:2024-05-24
录用日期:2024-05-31
发布日期:2024-12-14
通讯作者:
Email: zhaobin@usst.edu.cn (赵斌)
基金资助:
Zhuo Wang, Xue Bai, Kexin Zhang, Hongzhi Wang, Jiabao Dong, Yuan Gao, Bin Zhao*(
)
Received:2024-05-01
Revised:2024-05-24
Accepted:2024-05-31
Published:2024-12-14
Contact:
Email: zhaobin@usst.edu.cn (Bin Zhao)
Supported by:摘要:
电极材料在电容去离子技术中起到决定性作用,影响着盐离子的去除和电荷储存能力。本文通过碳化MOF-5和三聚氰胺的混合物,成功制备了氮掺杂的分级多孔碳,其中三聚氰胺起着氮源和造孔剂的双重作用。通过优化碳化温度,得到的MOF-5衍生纳米多孔碳(NPC-800),其不但保持着MOF-5原始的立方体形貌、还具有大的比表面积、高氮含量和良好的润湿性。NPC-800电极在0.2 A·g-1电流密度下具有91.8 mAh·g-1的高比容量。在5 A·g-1的电流密度下循环50000次,容量保持率为100%,展现出超长的循环稳定性。在500 mg·L-1的NaCl溶液,施加恒压1.2 V,NPC-800电极具有高的脱盐容量24.17 mg·g-1,快的脱盐速度2.8 mg·g-1·min-1和较稳定的再生循环能力。因此,以金属有机框架为模板合成氮掺杂的碳材料,能够有效增强钠离子的电化学储存和去除能力,有望成为电容去离子电极材料的最佳选择。
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Zhuo Wang, Xue Bai, Kexin Zhang, Hongzhi Wang, Jiabao Dong, Yuan Gao, Bin Zhao. MOF-Templated Synthesis of Nitrogen-Doped Carbon for Enhanced Electrochemical Sodium Ion Storage and Removal[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2025, 41(3), 100026. doi: 10.3866/PKU.WHXB202405002
图4
(a) CV curves at a scan rate of 1 mV∙s−1, (b) GCD curves at the current density of 0.2 A∙g−1, and (c) rate performance of NPCs, (d) cyclic stability of NPC-800 at a charge-discharge current density of 5 A ∙ g−1 for 50000 cycles (inset: the galvanostatic charge-discharge curves), all measurements were conducted in 1.0 mol∙L−1 NaCl by using a three-electrode system."
图5
(a) Plots of solution conductivity vs. deionization time, (b) Ragone plots of the samples in 500 mg∙L−1 NaCl solution at 1.2 V, (c) SAC of NPCs under different applied voltages and NaCl solution concentrations, (d)the simulations of Langmuir and Freundlich isotherms for the adsorption isotherm data of NPC-800, (e) corresponding current response versus CDI time at different initial NaCl concentrations (inset: charge efficiencies of NPCs at various NaCl solution concentrations), (f) the cycle stability of NPC-800 in a 100 mg∙L−1 NaCl solution at 1.2 V (inset: Schematic CDI process for the NPC//NPC system)."
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