导读
近日，科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的研究人员利用价态工程开发了三种不同锰价态的锰氧化物作为电极，用于高性能电容式海水淡
近日，科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的研究人员利用价态工程开发了三种不同锰价态的锰氧化物作为电极，用于高性能电容式海水淡化。反渗透和热蒸馏被广泛用于治疗的盐的水具有高盐浓度，但它们有缺点，包括高能量消耗和成本高。
作为替代方法，电容去离子 (CDI) 技术可以通过电吸附或赝电容反应从淡化水中去除带电离子。然而，与MnO 2的报道数量相比，关于具有较低Mn价数的锰氧化物的报道很少。因此，锰在如此不同价态下的脱盐性能是否存在差异及其内在原因值得探讨。
在这项研究中，由于法拉第电极的高容量特性，研究人员通过在不同气氛和温度下煅烧 MnNO 3 @C 前驱体制备了三种具有不同 Mn 价态的锰氧化物碳组合物，并将它们与商业活化的碳电极来组装不对称的CDI单元。所有制备的锰氧化物都保持了前体的纺锤状形态。
结果表明，二价、三价和二价/三价锰氧化物在500 mg L-1 NaCl溶液中均表现出较高的盐吸附能力和相应的较高盐吸附率，超过了其他先进的碳材料。其中，[email protected] 的电吸附性能最好，Mn 3 O 4 @C 的电吸附性能最差。
密度泛函理论(DFT)计算结果证明，Na+吸收过程中锰的价态会带来明显的空间结构和吸收能力差异。因此，研究人员得出结论，就容量和稳定性而言，具有二价(MnO @ C)的锰氧化物比三价(Mn 2 O 3 @C)和二价/三价(Mn 3 O 4 @C)锰氧化物更合适。用于 CDI 海水淡化。
价工程为制备用于电容式海水淡化的高性能赝电容材料提供了一种新方法。
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