V₂CF_x MXene衍生2D V₂O₃@介孔碳纳米片的制备及其电容脱盐特性

摘要

采用同源金属V₂CF_x MXene作为前驱体制备了三氧化二钒@多孔碳（V₂O₃@porous carbon,V₂O₃@PC）纳米片作为电容去离子（CDI）阳极，研究其脱盐特性。实验探究了在不同在碳化温度下V₂O₃@PC的结构、结晶度、润湿性、石墨化程度和电化学特性。研究表明，所制备的V₂O₃@PC呈现出典型的2D纳米片结构，高结晶度的V₂O₃纳米颗粒被高石墨化度的PC牢牢束缚。这种结构具有良好的界面润湿性和高导电性，因而可以促进电解质的渗透，加速界面电荷的转移以并促进盐离子的传输和扩散。此外，PC也能较好的抑制V₂O₃在多次循环后的体积膨胀。电化学结果表明，V的可逆电化学转化在一定程度上提高了Na+的储存。当电压为1.2 V时，NaCl电导率为1000μS·cm^-1时，优化后的V₂O₃@PC电极具有高达2.20 mmol·g^-1的脱盐容量，0.13 mmol·g^-1·min^-1的脱盐速率，62%的水回收率以及24.0 Wh·m^-3的低能耗。

关键词

电容去离子 / 三氧化二钒 / 金属有机框架 / 麦克烯 / 电化学