近日，张登松研究团队针对当前水处理技术能耗高、成本高等难题，设计合成了痕量Fe-N物种掺杂的还原氧化石墨烯电极材料，实现了高容量、快速率、高循环稳定性电容去离子性能。相关研究工作以“Trace-Fe-Enhanced Capacitive Deionization of Saline Water by Boosting Electron Transfer of Electro-Adsorption Sites”为题发表在近期的《Environmental Science & Technology》（简称EST）杂志上。该杂志为环境科学与生态学领域最具影响力的顶级学术期刊。上述论文以上海大学为第一单位、博士生王贵志和团队青年教师颜婷婷为共同第一作者，张登松研究员为通讯作者。
电容去离子（CDI）技术被认为是一种有效、经济、环保的水处理技术，而CDI的离子去除性能很大程度上依赖于电极材料。目前，碳基的电极材料（如碳气凝胶、碳纳米管、活性炭、多孔碳、还原氧化石墨烯）最具有实际应用的前景，但吸附容量低、电极制备繁琐、成本高、导电性低和亲水性差等原因制约了其进一步应用发展。研究表明，这种痕量Fe-N物种掺杂的还原氧化石墨烯材料具有以下优点：（1）高比表面积、丰富孔隙的超薄二维石墨烯纳米片结构提供了大量活性吸附位点，促进了盐离子的扩散吸附。（2）N元素掺杂和缺陷的产生改善了电子结构，提高了电极的亲水性、导电性和吸附性能。（3）痕量Fe以Fe-N物种的形式均匀地分布在碳基质材料中，在电化学脱盐过程中，痕量Fe促进了电吸附位点的电子转移，提高了盐离子吸附容量。论文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.0c01518
该项工作得到国家自然科学基金委、上海市科委等项目的资助。去年底，张登松研究团队提出的MoS2−石墨烯复合电极材料应用于CDI领域，获得了高体积容量的电容去离子性能，也发表在EST上（论文链接：http://dx.doi.org/10.1021/acs.est.9b04274 ），收到了广泛的关注。这一系列研究显示了上海大学在电容去离子水处理领域取得了重要进展。
