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稀土元素在碳基电极上的选择性赝电容固定
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2024-01-21 , DOI: 10.1016/j.electacta.2024.143860
Eugene Engmann , Luis A. Diaz , Tedd E. Lister , Abderrahman Atifi , Olena Palasyuk , Haiyan Zhao

目前在环境条件下提取稀土元素的技术是试剂和能源密集型的,会产生大量的二次废物流。人们已经对碳材料进行了从水流中去除常见阳离子的探索,并显示出有希望的结果。然而,这些有前途的材料尚未被广泛探索用于从含水工艺流中捕获稀土元素。在这项研究中,研究了碳电极对水溶液中稀土元素的吸附和固定。碳电极的循环伏安研究显示出赝电容行为,证实了阳离子吸附伴随着电子转移过程。初步测试显示电流密度为89.1mA。g -1,允许Nd 3+阳离子的赝电容吸附(PSA)而不形成稀土氢氧化物。因此,在等摩尔浓度的Nd 3+、Mg 2+、Li +、Na +和K +电解质溶液中验证了Nd 3+的选择性PSA ,实现了Nd 3+的分离因子8.6、1.1和10.9。分别为/Li +、Nd 3+ /Na +和Nd 3+ /Mg 2+。对各种阳离子的电位-时间曲线的分析表明,电极中离子的存储涉及孔间距而不是层间距,并且通过 XRD 分析得到证实。对于碳电极,还观察到Nd 3+的比电容高达>640 Fg -1 ,其中Nd 3+和Mg 2+的法拉第效率(FE) > 20% ,Na + > 9% 。此外,在4小时的电吸附之后观察到Nd 3+的吸附容量>125mg g -1。在存在 Nd 3+电解质的情况下,电极在 1 M KCl 溶液中加载和释放之间的 6 个循环中实现了 Nd 3+存储量的增加,Nd 3+保留率 >94% ,FE > 20%。这些初步结果为在存在竞争性阳离子的情况下使用碳基材料选择性回收水流中的稀土元素(例如 Nd)提供了信息和一些指导。





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更新日期:2024-01-23
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