電化學去離子被認為是一種很有前途的水處理技術。基于此,北京化工大學邱介山教授和天津大學汪洋副教授(共同通訊作者)等人報道了由十二烷基硫酸鈉(SDS)插層的鈷鋁(CoAl)層狀金屬氧化物納米片,其層間距從0.76增加到1.33 nm,并用作陽極。測試發現,層狀金屬氧化物提供了額外的活性氧化反應位點,促進了電吸附速率,在500 mg L?1 NaCl溶液中在1.2 V下獲得較高的鹽吸附容量(31.78 mg g?1)和平均鹽吸附速率(3.75 mg g?1 min?1)。同時,在40次循環后保持率為92.9%,具有優異的長期循環穩定性。
通過密度泛函理論(DFT)計算,作者研究了CoAl-LDH層間調控在離子擴散過程和離子吸附能力中的作用,并選用優化后的CoAl-LDH和CoAl-LDH-SDS的原子結構模型。通過態密度(DOS)發現,對比CoAl-LDH,CoAl-LDH-SDS在費米能級附近的總DOS更高,電導率更好,這是由于SDS與主體層在界面處有較強的成鍵作用。
此外,CoAl-LDH-SDS具有較大的假間隙,反映了體系的共價鍵更強。值得注意的是,在CoAl-LDH-SDS體系中,SDS和Co原子的局部DOS在相同能量(-0.21 eV)下出現了尖峰,表明這兩個原子之間存在雜化。雜化降低了體系的能量,達到了一個相對穩定的成鍵狀態,與實驗結果一致。
Layered Metal Oxide Nanosheets with Enhanced Interlayer Space for Electrochemical Deionization. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202210871.
https://doi.org/10.1002/adma.202210871.
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