電容去離子脫鹽(CDI)是一種去除水中鹽離子的有效方法,具有能耗低、無二次污染等眾多技術(shù)優(yōu)勢(shì)。采用高溫固相法合成硼碳氮納米片材料,其具有比表面積高、電化學(xué)穩(wěn)定性良好等特點(diǎn),通過與石墨烯材料的共價(jià)交聯(lián),制備了具有高脫鹽量、優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的硼碳氮納米片/石墨烯復(fù)合CDI電極。此結(jié)構(gòu)中,硼碳氮納米片的高比表面積為鹽離子提供了豐富的吸附位點(diǎn),其優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性提高了CDI循環(huán)性能;石墨烯材料為復(fù)合電極構(gòu)建了電子傳輸網(wǎng)絡(luò),提高了復(fù)合電極的導(dǎo)電性。將其與活性炭負(fù)極組裝成非對(duì)稱CDI模塊,在3 200 mg L^-1的鹽濃度、1.4 V電壓下,脫鹽量達(dá)到了20.16 mg g^-1;在1.0 V電壓下,經(jīng)30圈循環(huán),容量保持率達(dá)到88.1%。

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圖1(a,b)MBCNG-600-NH3的TEM照片;(c)MBCNG-600-NH3的SEM照片;(d,e)BCNG-600-NH3的TEM照片;(f)MBCN的SEM照片

圖1為MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3及MBCN的透射電鏡及掃描電子顯微鏡照片,從圖1a,d中可以看到MBCN、BCN及石墨烯的晶格條紋,均顯示出少層的片狀結(jié)構(gòu)。圖1b,e更加直觀的展示了帶有褶皺的石墨烯及多孔的MBCN,BCN材料,MBCN,BCN包覆....

圖2(a)MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3及MBCN的氮?dú)獾葴匚摳角�;(b)MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3及MBCN的孔徑分布圖

MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3及MBCN的氮?dú)獾葴匚摳綔y(cè)試見圖2。BCNG-600-NH3在77K時(shí)的氮吸附/解吸等溫線為I型曲線,這是微孔材料的特點(diǎn)。MBCN為IV型曲線[25],顯示為多介孔的孔徑特點(diǎn)。MBCNG-600-NH3氮吸附/解吸等溫線為H....

圖3(a)MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3及MBCN的XPS表面元素組成;(b,c)MBCNG-600-NH3的C1s及B1s譜圖;(d,e)MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3、MBCN和GO的紅外光譜;(f)MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3、MBCN及rGO的XRD及拉曼光譜圖

MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3、MBCN及rGO的XRD分析見圖3e。MBCN的(002)晶面出現(xiàn)在2θ=23.80°,晶面間距計(jì)算為0.374nm,rGO的(002)晶面出現(xiàn)在2θ=25.38°,晶面間距為0.350nm,且不存在(100)晶面。與....

圖4(a)MBCNG-600-NH3、BCNG-600-NH3及MBCN的XPS元素組成;(b)MBCNG-600-NH3的N1sXPS分峰譜圖;(c)MBCN的N1sXPS分峰譜圖;(d)BCNG-600-NH3的N1sXPS分峰譜圖

MBCN的N1s譜圖(圖4c),可分為4個(gè)鍵能的峰,分別為397.12、398.56、399.81和401.09eV,對(duì)應(yīng)于B—N、石墨化N、N—H和季胺中的C—N+。同樣也可以從MBCN的紅外光譜3300cm-1波數(shù)處找到—NH2鍵的峰,MBCN表面的—NH2可以與GO....

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