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| 基于活性炭表面功能化调控的高效流动电容去离子电极设计 |
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论文标题：Impact of Activated Carbon Modification on the Ion Removal Efficiency in Flow Capacitive Deionization
论文链接：https://www.mdpi.com/2311-5629/11/4/90
期刊名：C — Journal of Carbon Research
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/carbon
在全球水资源短缺日益严峻的背景下，高效脱盐技术成为解决水资源危机的关键。近日，中国石油大学（北京）侯军伟团队在C — Journal of Carbon Research发表研究成果，提出一种化学改性与表面活性剂辅助分散相结合的复合策略，显著提升了流动电极电容去离子（FCDI）系统的电极性能，为盐水高效脱盐提供了新方案。
流动电极电容去离子技术因成本低、能耗小等优势，在脱盐领域备受关注，但电极稳定性差、脱盐性能有限等问题制约了其实际应用。活性炭作为常用的碳基电极材料，存在分散性不佳、离子吸附能力不足等缺陷。针对这些问题，研究团队对椰壳活性炭进行氧化和胺化改性，成功引入含氧和含氮官能团，并与离子表面活性剂复合制备高性能流动电极。
密度泛函理论（DFT）模拟揭示了改性活性炭的离子吸附机制：氧化改性（AC-O）通过更强的静电作用和范德华相互作用增强氯离子吸附，而胺化改性（AC-N）更有利于钠离子吸附。实验结果表明，氧化改性活性炭与阴离子表面活性剂（SDS）复合形成的AC-O/SDS电极表现最为优异，分散稳定性超过7天，导电性和比电容分别较未改性活性炭提升2.48倍和2.50倍。
在1000 mg·L-1的盐溶液脱盐测试中，AC-O/SDS电极的脱盐效率达74.37%，脱盐速率为6.2542 mg·L-1·min-1，较未改性电极提升5.72倍。研究还发现，当AC-O与SDS的质量比为1:6时，电极性能达到最优，过量表面活性剂会导致孔道堵塞，反而降低脱盐效率。
该研究通过简单的湿化学方法实现了电极性能的大幅提升，避免了复杂的膜结构设计或聚合物接枝工艺，为流动电容去离子技术的实际应用提供了经济可行的解决方案。未来，该技术有望在苦咸水淡化、海水处理等领域发挥重要作用，为缓解水资源短缺压力提供技术支持。
相关论文信息：Qiao, W.-H., Liu, Y.-N., Li, Y., Xie, Y., Yang, H.-Y., & Hou, J.-W. (2025). Impact of Activated Carbon Modification on the Ion Removal Efficiency in Flow Capacitive Deionization. C, 11(4), 90.https://doi.org/10.3390/c11040090
C (ISSN 2311-5629) 期刊全称为 C — Journal of Carbon Research，是聚焦碳材料及碳研究的国际性、开放获取的期刊，研究范围涵盖碳材料与碳同素异形体、碳材料的性质、表征及应用，二氧化碳利用与转化，碳循环、碳捕获与储存，碳骨架等。
目前，期刊已被 Scopus、ESCI、DOAJ、CAS 等重要数据库收录。
Impact Factor：2.9, Q3 in Materials Science, Multidisciplinary
CiteScore：3.4, Q2 in Environmental Science (miscellaneous), and Materials Science (miscellaneous)
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