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Capacitive Removal of Fluoride Ions via Creating Multiple Capture Sites in a Modulatory Heterostructure
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2021-08-24 , DOI: 10.1021/acs.est.1c03228 Guizhi Wang 1 , Tingting Yan 1 , Junjie Shen 2 , Jianping Zhang 1 , Dengsong Zhang 1
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2021-08-24 , DOI: 10.1021/acs.est.1c03228 Guizhi Wang 1 , Tingting Yan 1 , Junjie Shen 2 , Jianping Zhang 1 , Dengsong Zhang 1
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Fluoride pollution has become a major concern because of its adverse effects on human health. However, the removal capacity of defluorination agents in traditional methods is far from satisfactory. Herein, capacitive removal of F– ions via creating multiple capture sites in a modulatory heterostructure has been originally demonstrated. The heterostructure of uniformly dispersed Al2O3 coating on hollow porous nitrogen-doped carbon frameworks was precisely synthesized by atomic layer deposition. An exceptional F– ion removal efficiency at 1.2 V (95.8 and 92.9% in 5 and 10 mg/L F– solutions, respectively) could be finally achieved, with a good regeneration ability after 20 consecutive defluorination cycles. Furthermore, we investigated the removal mechanisms of F– ions by in situ Raman, in situ X-ray diffraction, and ex situ X-ray photoelectron spectroscopy measurements. The promotional removal capacity was realized by the multiple capture sites of the reversible conversion of Al–F species and the insertion of F– ions into the carbon skeleton. This work offers an important new pathway and deep understanding for efficient removal of F– ions from wastewater.
中文翻译：
通过在调制异质结构中创建多个捕获位点来电容去除氟离子
氟化物污染已成为一个主要问题，因为它对人类健康有不利影响。然而，传统方法对脱氟剂的去除能力差强人意。在此，最初证明了通过在调制异质结构中创建多个捕获位点来电容去除 F -离子。通过原子层沉积精确合成了在空心多孔氮掺杂碳骨架上均匀分散的Al 2 O 3涂层的异质结构。在 1.2 V 时具有出色的 F –离子去除效率（5 和 10 mg/LF – 为95.8% 和 92.9% –溶液）最终可以实现，在连续 20 次脱氟循环后具有良好的再生能力。此外，我们通过原位拉曼、原位 X 射线衍射和异位 X 射线光电子能谱测量研究了 F -离子的去除机制。促进去除能力是通过 Al-F 物种的可逆转化和 F -离子插入碳骨架的多个捕获位点实现的。这项工作为有效去除废水中的 F -离子提供了重要的新途径和深刻理解。
更新日期：2021-09-07
中文翻译：
通过在调制异质结构中创建多个捕获位点来电容去除氟离子
氟化物污染已成为一个主要问题，因为它对人类健康有不利影响。然而，传统方法对脱氟剂的去除能力差强人意。在此，最初证明了通过在调制异质结构中创建多个捕获位点来电容去除 F -离子。通过原子层沉积精确合成了在空心多孔氮掺杂碳骨架上均匀分散的Al 2 O 3涂层的异质结构。在 1.2 V 时具有出色的 F –离子去除效率（5 和 10 mg/LF – 为95.8% 和 92.9% –溶液）最终可以实现，在连续 20 次脱氟循环后具有良好的再生能力。此外，我们通过原位拉曼、原位 X 射线衍射和异位 X 射线光电子能谱测量研究了 F -离子的去除机制。促进去除能力是通过 Al-F 物种的可逆转化和 F -离子插入碳骨架的多个捕获位点实现的。这项工作为有效去除废水中的 F -离子提供了重要的新途径和深刻理解。
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