具有阴阳离子插入行为的电容去离子电极设计

孙婧¹，陆晓赟¹，宋海欧^1，*，李启蒙¹，张树鹏^2，*，李爱民³

（¹南京师范大学环境学院，江苏南京 210023；²南京理工大学化工学院，江苏南京 210094；³南京大学环境学院，江苏南京 210023）

摘要 具有离子嵌入/脱嵌能力的离子插层型电容去离子电极材料已成为具有很高比容量的新型CDI电极，可以有效改善传统碳材料电极离子存储容量有限，电极易腐蚀的缺点。以金属氧化物、MXenes、NASICON型磷酸盐材料等为分类，综述了近几年具有代表性的基于离子嵌入/脱嵌的电极材料的设计及在CDI的应用，以期深入理解构效关系，开发出性能更强的电极材料。

关键词 电容去离子；脱盐；插层；电极材料

作为基于CDI的技术的一大优势，具有阴阳离子插入行为的电极材料的应用为解决传统的碳基电极电吸附容量低和阳极上的氧化问题提供了可能性。尽管基于阴阳离子插入行为的电极材料在CDI体系中已经取得了重要进展，但仍需不断深化CDI应用研究。笔者认为应该重视以下问题，虽然离子插层材料具有比容量高的特点，但其导电性差和多次充放电过程中会引起体积膨胀等缺陷限制了其应用，因此如何通过材料复合的方法提高材料的导电性与稳定性至关重要。基于CDI的技术的更多未来研究应转向真实的水条件，例如地表水，地下水和废水。细菌和有机化合物，某些离子（例如碳酸氢根离子）共存于实际水中，可能会污染CDI电极或使电极结垢，从而对CDI系统产生负面影响，因此有必要研究不同污染物的污染特征以期开发出抗污电极，同时可以考虑探索CDI与其他预处理工艺或其他技术的耦合工艺，以最大程度地减少此类影响。