化学气相沉积法制备高氮掺杂碳纳米笼的电容去离子性能
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1.伊犁师范大学 化学化工学院 重质碳资源化学与化工重点实验室,新疆维吾尔自治区 伊宁 8300462.新疆庆华能源集团有限公司 新疆煤制天然气及副产物综合利用工程技术研究中心,新疆维吾尔自治区 伊宁 830046
摘要：电容去离子(CDI)是一种基于电场力驱动的快速去除水中带电离子的新型脱盐技术,在盐水预富集和降低零排能耗方面极具潜力.但目前CDI技术受限于多孔碳电极低电吸附活性及不可控的孔结构分布导致脱盐容量和电荷效率较低,限制其进一步应用.为此,以吡啶在为碳源、碱式碳酸镁为模板剂通过化学气相沉法,构建了高活性表面、结构可控的N掺杂碳纳米笼状结构(N-CNC),探究其脱盐性能.通过精准控制载气与吡啶进入量,制备的N-CNC是由 3～5 层石墨化碳层层堆叠的空心长方体形貌,且外壁平均壁厚在1～2 nm,其中N质量分数高达4.2%.得益于这种优异的孔隙结构分布和丰富的表面化学性质,N-CNC展现出以赝电容贡献为主的电化学行为.组装N-CNC//N-CNC对称模块,采用单通道脱盐模式脱盐测试,结果表明,盐吸附量和电荷效率分别为 21.8 mg/g和82%,能耗低至0.71 Wh/g.进一步使用自组装CDI模块处理煤化工高盐水,在 1.2 V吸附电压下获得Cl-、SO2-4 和NO-3 电吸附脱盐容量分别为 33.4、20.5 和 8.9 mg/g,其中Cl-/SO2-4 选择性比高达 5.1.本研究提供了一种简便可控的N掺杂碳纳米笼状结构制备方法,为CDI浓缩工业卤水预富集应用提供理论和技术支撑.
关键词：吡啶化学气相沉积法碳纳米笼电容脱盐吸附量煤化工废水
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
资助基金：新疆维吾尔自治区高校基本科研业务费基金资助项目(XJEDU2024P116)伊犁师范大学提升学科综合实力专项资助项目(22XKZY07)
论文发表日期：2024-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 78-86 )
英文信息