设计综合性能优异的电极材料是推动流动电极电容去离子(FCDI)发展的关键之处。迄今为止，对于涉及到碳基材料的应用和改性的大多数FCDI研究，都会遭受一个严重的矛盾：流变性能和电化学性能之间难以平衡。该研究中，设计合成了Na⁺超离子导体(NASICON)氟磷酸钒钠@还原氧化石墨烯(NVOPF@rGO)，将其应用于FCDI流动电极。得益于三维rGO网络的限制效应，形成了薄而均匀的纳米片，为吸附Na⁺提供了丰富的活性位点。此外，互连的rGO网络形成了钠离子和电子传输的三维导电网络。与活性炭(AC)-AC系统(AC同时用作阳极和阴极)相比，NVOPF@rGO-AC系统表现出较好的电极分散性和稳定性、较低的内阻、较高的脱盐速率和较低的能耗。此外，通过调节电极浓度(4.73 wt%)、电极流速(25 mL·min−1)和工作电压(1.6V)，平均盐吸附率(ASAR)达到5.32 μg·cm−2·min−1。这项研究展示了法拉第流动电极推动FCDI发展的潜在应用价值。
 
 
Figure 1. 扫描电镜图像(a)，透射电镜图像(b)，高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像(c)，元素分布(d)，和N@rGO-4的EDS模式(e)。
 
 
Figure 2. N@ rGO-4的XRD图谱(a)、FT-IR光谱(b)、XPS光谱(C)、高分辨V 2p XPS光谱、(d) 高分辨C 1s XPS光谱(e)和热重分析曲线(f)。
 
 
Figure 3．AC和N@rGO-4 (a)的粒度分布；ζ-AC和N@rGO-4 (b)的电位和平均粒径，N@rGO-4 (c)和AC (d)的N2吸附/解吸等温线和孔径分布，AC和N@rGO-4 (e)的CV曲线，以及AC和N@rGO-4 (f)的EIS图。图(f)的插图是相应的等效电路。
 

Figure 4．不同电极浓度下NaCl浓度的变化(a)，ASRR和NaCl去除效率(b)，AC-NVOPF@rGO FCDI系统的能耗和充电效率(c)；不同电压下NaCl浓度的变化(d)，ASRR和NaCl去除效率(e)，AC-NVOPF@rGO FCDI系统的能耗和充电效率(f)；不同电极流速下的NaCl浓度变化(g)、ASRR和NaCl去除效率(h)，AC-NVOPF@rGO FCDI系统的能耗和充电效率(i)。
  
       该研究工作由同济大学Jie Ma课题组于2021年发表在ACS Appl. Mater. Interfaces期刊上。原文：Enhanced Salt Removal Performance Using Graphene-Modified Sodium Vanadium Fluorophosphate in Flow Electrode Capacitive Deionization。

转自《石墨烯研究》公众号