电容去离子技术(Capacitive deionization,CDI)是一种新兴的海水淡化技术,因其具有成本低、规模灵活、无二次污染等优点而得到广泛发展。CDI基于双电层(EDL)和赝电容原理,实现了盐水离子的去除,其中电极材料是影响CDI性能的关键因素。为了充分发挥CDI的脱盐性能,电极材料应具备良好导电此网站性和稳定性等电化学特性。普鲁士蓝类似物(Prussian Blue Analogues,PBAs)具有开放式框架结构,有较高的电化学活性和理论比容量,是CDI电极的常用材料。但是由于普鲁士蓝类似物较差的导电性限制了其在CDI方面的应用。在我们的前期工作中,已经开发了具有高电化学性能的Ni/Fe PBA/石墨管复合材料,证明Ni的掺杂可以激活Fe~(2+)/Fe~(3+)氧化还原位点显著提高Fe-PBA的电化学性能,但是Ni不参与氧化还原反应。本研究中,我们通过调整双金属源,制备Ni,Co双金属掺杂中空碳纳米管(Hollow carbon nanotube,HCT),再与K_4[Fe(CN)_6]反应原位生长获得Ni,Co-PBA/HCT。探究Ni、Co和Fe三种金属的协同氧化还原效应,以进一步增强PBAs的氧化还原活性,提高PBAs电极材料的电化学性能和比电容,从而改善电容去离子容量。主要内容如下:(1)首先以Ni Cl_2、Co Cl_2和三聚氰胺为金属源和碳源,经过高温碳化获得金属掺杂的碳纳米管。在酸性条件下,碳纳米管表面析出金属离子与K_4[Fe(CN)_6]反应,形成成核中心原位生长PBA颗粒,最终成功制备Ni,Co双金属PBA负载的中空碳纳米管Ni,Co-PBA/HCT。同时改变金属掺杂方式、碳化温度和酸度三种条件,设计对照实验,探究不同合成条件对电极材料制备过程的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)、X光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对制备得到的材料进行物相表征,分析物质组成与结构。SEM和TEM结果表明双金属掺杂HCT具有规则均匀的中空碳纳米管结构,所负载的PBA立方体颗粒尺寸较小(20-50 nm),且紧密附着于中空碳纳米管表面,从而实现快速的电子传输和离子扩散。XRD结果证明PBA典型的晶格结构,具有良好的结晶性。但不同金属掺杂对应的特征峰位置偏移Belumosudil molecular weight,证明了Ni,Co双金属PBA不是两种单金属PBA的物理混合,而是Ni、Co两种金属随机取代PBA内自旋位点的结果。(2)通过电化学测试和脱盐测试分析不同材料的电化学行为和特性,进一步探究材料的电化学性能和形貌结构之间的联系。对比不同金属掺杂方式、不同碳纳米管结构和酸度条件下制备的复合材料的电化学性能发现Ni,Co-PBA/HCT具有优异的电化学性能和高比容量,其比容量高达344.68 F g~(-1),远高于Ni-PBA/HCT和Co-PBA/HCT的比容量。结合XPS等表征手段,分析材料的电化学机理,证明是由于在电化学过程中,伴随着Co和Fe同时的价态变化,多金属产生协同氧化还原效应。双金属掺杂PBAs和高HIV unexposed infected导电性碳基材料的复合有效改善了电极材料的导电性和电化学性能。基于此,分别研究了不同电极材料的电容去离子性能。Ni,Co-PBA/HCT在电容去离子测试中表现出73.48 mg g~(-1)(1000 ppm Na Cl,1.2 V电压)的高脱盐量和3.12 mg g~(-1)min~(-1)(10m M Na Cl,1.2 V)的优异脱盐速率。高性能双金属PBA复合碳基材料的成功制备,为PBAs基材料在CDI领域的发展与应用提供了一种切实可行的思路。