通过纳米结构网络实现低能耗、自由形态电容去离子

电容去离子（CDI）是一种非高能耗的水处理技术。要发挥 CDI 的巨大潜力，需要提升性能，同时提供工业上可行的方案。遵循这一思路，以低成本金属部件替代物来限制腐蚀问题已被提出。本工作探索使用纳米结构杂化网络以实现自由形态且无金属的 CDI 器件。该策略包括通过超声辅助纳米颗粒浸渗与烧结，制备高导电柔性碳纳米管（CNT）纤维织物与纳米结构金属氧化物（{\gamma}Al2O3 和 TiO2）的互穿网络。在所得杂化物中，多孔金属氧化物均匀分布并牢固附着于纳米碳网络，同时 CNT 的柔性、高导电性和低维特性得以保留。这些电极呈现高孔隙率（$105 - 118 m^{2} g^{1}$）、极低的电阻（$< 0,1 k \Omega cm^{2}$）和低电荷转移电阻（4 {\Omega}），从而能够实现水电解质的浸渗并用作集流体。本工作中我们构建了一个仅由这些电极和常规塑料制成的大型非对称圆柱形 CDI 器件。该电池提供高平均盐吸附速率 $1.16 mg /g_{AM} min$（$0.23 mg/g_{CDIunit} min$）、低能耗（$0.18 Wh/g_{salt}$）以及在微咸水脱盐中超过 50 次循环的稳定电化学性能。