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成果简介

本文，哈尔滨工业大学Zhigao Zhu等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Highly mesoporous carbon nanofiber electrodes with ultrahigh specific surface area for efficient capacitive deionization”的论文，通过静电纺丝 ZIF-8/苯并恶嗪/聚丙烯腈 (ZIF-8/BA-a/PAN) 复合溶液作为碳前驱体，制备了具有超高比表面积 (SSA) 的高度介孔碳纳米纤维电极。

ZIF-8和BA-a对所得多孔碳纳米纤维的宏观和微观形貌和孔隙率的影响。然后，系统地讨论了具有高中孔/微孔比的多孔碳的形成机理。电化学测量表明，由于纳米孔径增加和 EDL 重叠减少，高双电层电容有利于离子在介孔碳纳米纤维中的存储。这项工作为为下一代能源和环境应用电极材料设计具有超高 SSA 的新型高度介孔碳提供了新的见解。

图文导读

图1。(A) 示意图展示了 CDI 工作原理以及电极材料的电导率和 SSA 对盐吸附容量的影响。(B) 示意图说明了多孔碳电极的孔径对离子传输阻力和 EDLs 形成的影响。(C) 示意图显示了所得 CMBNF 的合成过程

图2。(A) CNF、(B) CMNF、(C) CBNF 和 (D) CMBNF 的低和高放大 SEM 和 TEM 图像。(E) 示意图说明 ZIF-8 纳米粒子和 BA-a 粉末在形成高度介孔和超高比表面积碳纳米纤维中的合作。(F) 所得 CMBNF 的 EDS 元素映射。

图3、电化学性能

图4、MCDI吸附性能

小结

总之，通过静电纺丝ZIF-8/苯并恶嗪/PAN溶液，然后活化和碳化，成功制备了具有超高比表面积的高度介孔碳材料。高度介孔的 CMBNF 在 100 次吸附-解吸过程循环后表现出稳健的稳定性，证明 CMBNF 可能是实际 CDI 应用的有希望的候选者。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.10.002

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