所（园）在浒苔资源化利用及电容去离子技术研究方面取得新进展
近期，水生植物资源与开发利用课题组在浒苔资源化利用及电容去离子技术研究方面取得重要进展，相关研究论文“Biochar with inherited negative surface charges derived from Enteromorpha prolifera as a promising cathode material for capacitive deionization technology”和“Tailoring interlayer spacing in MXene cathodes to boost the desalination performance of hybrid capacitive deionization systems”分别发表于期刊Desalination（IF=11.21）和Nano research（IF=10.27）。
（1）浒苔天然带负电生物炭的制备及其脱盐性能
团队研究人员以浒苔（EP）为前驱体，通过一步炭化法成功地合成了浒苔活性炭（EPACs）。由于浒苔的有序生物组织结构和天然含有的碱，制备的浒苔基生物炭在没有使用任何活化剂的前提下表现以中孔为主的层级多孔结构。同时，EPACs表面还形成了大量的杂原子，使其具有良好的亲水性和独特的电负性。用EPAC-800阴极（800℃热解）取代商用活性炭阴极后，电容去离子（CDI）系统的盐吸附量和电荷效率分别提高了12.1%和11.95%。电势分布测试和modified Donnan模型拟合结果表明，EPAC-800的分层孔容具有较好的脱盐容量，同时其表面电负性优化了电极的电位分布。浒苔活性炭的使用不仅提高了CDI系统的性能、降低CDI技术的成本，也有望建立一种生物质材料利用的新方法。
（2）基于MXene层间距调控构筑高性能混合电容去离子系统
二维过渡金属碳化物/氮化物（MXenes）作为一种新型的嵌层材料，具有良好的导电性和高电容性，近年来备受关注。当MXenes作为CDI电极材料时，其密集的层状结构导致离子插层吸附效率低下。本研究通过在MXene层之间插入不同数量的一维细菌纤维素（BC），形成独立自组装的MXene/BC复合电极。同时通过控制BC的嵌入量，可以精确调节MXene的层间距离。在所研究的样品中，层间距为15.2 Å的MXene/BC-33%电极可以在各种苦咸水淡化性能指标和电极吸附指标之间实现最优的权衡。与纯MXene电极相比，MXene/BC-33%电极的盐吸附容量、平均盐吸附率、能量标准化盐吸附量和热力学能效率分别提高了24%、46%、13%和66%。本研究揭示了不同层间距的MXene基电极的海水淡化性能的权衡，并揭示了插层材料在CDI海水淡化系统中的基本离子存储机制。得益于材料的进步，在不久的将来，CDI技术可能会得到进一步的发展，并在各种海水淡化技术中脱颖而出。
我所观赏植物研究中心李蓓博士为论文第一作者，姚东瑞研究员为通讯作者。本研究得到江苏省自然资源发展专项资金、国家自然科学基金青年基金等项目的资助。
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916422004106
