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。上述论文以太阳集团tyc539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太阳集团tyc539在电容去离子水处理领域取得了重要进展。
