DOI: 10.1016/j.seppur.2021.118593
混合電容去離子（HCDI）通過在傳統的電容去離子（CDI）系統中采用電池型電極，而成為一種新型的低能耗微咸水淡化方法，其具有成本低、離子去除效果好等優點。在此，研究者采用一種不可擴展的靜電紡絲方法來設計HCDI系統正極材料。成功形成了Co3O4和氮摻雜碳納米管修飾物，其均勻分布在自立式碳納米纖維中空結構（Co3O4@CNF@CNT）上。CNF基質提供的導電“橋”顯著縮短了Na+的擴散長度，提高了Co3O4納米顆粒的電導率。此外，得益于氮摻雜CNT的加入，電導率進一步提高。所制備的Co3O4@CNF@CNT正極在1mV/s的掃描速率下顯示出395F/g的優異偽電容性能，在100mV/s的掃描速率下顯示出279F/g的優異倍率性能。HCDI系統具有58.6mg/g的出色鹽吸附能力（SAC）和12.27mg/g/min的最高鹽吸附率（SAR），電位差為1.4V，這表明Co3O4@CNF@CNT在實際HCDI系統中具有廣闊的應用前景。
圖1.Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT的合成過程示意圖。
圖2.所制備的CNF（a-c），Co3O4@CNF（d-f）和Co3O4@CNF@CNT（h-i）樣品的SEM圖像。
圖3.所制備的CNF（a-b），Co3O4@CNF（c-d）和Co3O4@CNF@CNT（e-f）的TEM和HRTEM圖像。
圖4.CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT的XRD圖（a）和拉曼光譜（b），（c）所制備的Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT在壓縮空氣下從25℃至1000℃的TGA和DTA曲線，升溫速率為10℃/min，插圖為獨立式Co3O4@CNF@CNT電極的照片，（d）CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT的氮氣吸附-解吸等溫線。
圖5.（a）Co3O4@CNF@CNT在2M NaCl溶液中以不同掃描速率獲取的CV曲線，（b）CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT電極在10mV/s的掃描速率下的CV曲線，（c）在不同掃描速率下CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT電極的比電容比較，插圖為Co3O4@CNF@CNT電極快速離子遷移機理的示意圖，（d）CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT電極的奈奎斯特圖。
圖6.（a）CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT電極在不同電壓和1500ppm進料溶液下的SAC比較，（b）CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT電極在1500ppm進料溶液和1.4V外加電壓下的Ragone圖，（c）Co3O4@CNF@CNT電極在1500ppm進料溶液和不同電壓下的Ragone圖，（d）在1.4V下使用不同進料溶液的Co3O4@CNF@CNT電極的Ragone圖，（e）在外加不同電壓的情況下，CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT電極在電吸附過程中去除每克NaCl的能耗，（f）CNF、Co3O4@CNF和Co3O4@CNF@CNT電極的循環性能。
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