中秋节当天，课题组两篇SCI论文同时得到接受发表的喜讯，衷心祝贺马斯窅和全荣霞两位同学。发展高效水处理技术实现海水淡化与环境污染物去除具有十分重要的意义。近期，课题组基于功能复合结构、多氧化还原中心结合策略，在高性能电极材料的制备以及电化学水处理应用领域取得系列研究进展。
其中，基于法拉第转换机制与双氧化还原中心结合策略，发展了一种MnCo2O4纳米棒阴极材料。该工作以“Dual redox centers in MnCo2O4 nanorod cathode for highly efficient capacitive deionization”（基于MnCo2O4纳米棒阴极双重氧化还原中心的高效电容脱盐）为题，发表于Desalination（《脱盐》）。徐应生老师为论文第一作者和通讯作者，中科院合肥研究院周宏建研究员为论文共同通讯作者，实验与数据处理部分由课题组2021级本科生马斯窅（论文共同第一作者）独立完成，湖北师范大学为论文第一单位，该工作获得湖北省第十七届大学生化学（化工）学术创新成果报告会二等奖。Desalination系Elsevier（爱思唯尔）出版社旗下工程技术领域期刊、SCI中科院大类一区期刊，最新影响因子为8.3。
该研究采用水热-煅烧两步法，制备了一种MCO-NR纳米棒阴极材料。结合电化学测试分析MCO-NR电极的氧化还原反应机制与赝电容储存动力学。设计多维度脱盐实验探索MCO-NR电极的除盐动力学特征与长期稳定性。利用非原位表征和理论计算阐述了Na+可逆嵌入与脱出的插层行为以及双氧化还原中心增强电容吸附机理。本研究为高性能法拉第电极材料的设计提供了一种新视角。
双氧化还原中心高效电化学脱盐示意图
通过将双氧化还原活性中心与异质结构相结合，成功开发了一种MCS-CN复合异质结电极，实现高容量和高稳定性脱盐。该工作以“High-capacity and high-stability capacitive desalination with dual redox-active MnCo2S4/g-C3N4 heterojunction electrode”（双氧化还原活性MnCo2S4/g-C3N4异质结电极实现高容量高稳定性电容脱盐）为题，发表于Separation and Purification Technology（《分离纯化技术》）。徐应生老师为论文第一作者和通讯作者，中科院合肥研究院周宏建研究员为论文共同通讯作者，实验与数据处理部分由课题组2021级本科生全荣霞（论文第二作者）独立完成，湖北师范大学为论文第一单位。Separation and Purification Technology是Elsevier（爱思唯尔）出版社旗下工程技术领域期刊、SCI中科院大类一区期刊，最新影响因子为8.1。
该研究首次引入了二元金属硫化物MnCo2S4/g-C3N4（MCS-CN）异质结作为CDI电极，通过将双氧化还原活性中心与异质结构相结合，MCS-CN复合电极展现出高容量和高稳定性脱盐的潜力。结合原位X射线衍射、精细的非原位X射线光电子能谱、三元电化学分析及理论计算，深入解析了MCS-CN电极对钠离子的吸附与脱附机制，揭示了二元金属硫化物异质结提升脱盐性能的本质。这一创新策略为开发具有高氧化还原活性和高效脱盐性能的异质结电极提供了新的视角。
双氧化还原中心与异质结构协同耦合高效电化学脱盐示意图