Crédito: Nano Res. (2021). https://doi.org/10.1007/s12274-021-3467-z
Recientemente, los investigadores del Instituto de Física del Estado Sólido, Los Institutos Hefei de Ciencias Físicas (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China utilizaron la ingeniería de valencia para desarrollar tres óxidos de manganeso como electrodos con diferentes valencias de Mn para la desalinización capacitiva de alto rendimiento.
La ósmosis inversa y la destilación térmica se utilizan ampliamente para tratar agua salada con alta concentración de sal. pero tienen desventajas, incluyendo alto consumo de energía y alto costo.
Como método alternativo, La tecnología de desionización capacitiva (CDI) puede eliminar los iones cargados del agua de desalinización mediante electrosorción o reacción pseudocapacitiva. Sin embargo, hay pocos informes sobre óxidos de manganeso con menor valencia de Mn en comparación con el número de informes sobre MnO 2 . Por eso, Vale la pena explorar si existe una diferencia en el rendimiento de la desalinización en estados de valencia tan diferentes de Mn y las razones internas.
En este estudio, debido a la característica de alta capacidad del electrodo farádico, los investigadores prepararon tres composiciones de carbono de óxido de manganeso con diferentes estados de valencia de Mn calcinando MnNO 3 Precursor @C bajo diferentes atmósferas y temperaturas, y los combinó con un electrodo de carbón activado comercial para ensamblar una unidad CDI asimétrica. Todos los óxidos de manganeso preparados mantuvieron la morfología fusiforme del precursor.
Los resultados mostraron que los óxidos de manganeso con divalente, trivalente y divalente / trivalente, todos mostraron una alta capacidad de adsorción de sal y las correspondientes altas tasas de adsorción de sal en una solución de 500 mg L-1 de NaCl, superando a otros materiales de carbono avanzados. Entre ellos, MnO @ C indicó el mejor rendimiento de electrosorción y Mn 3 O 4 @C tiene lo peor.
Los resultados del cálculo de la teoría funcional de la densidad (DFT) demostraron que el estado de valencia del manganeso durante la absorción de Na + podría traer una discrepancia clara en la estructura espacial y la capacidad de absorción. Por lo tanto, los investigadores concluyeron que en términos de capacidad y estabilidad, los óxidos de manganeso con divalente (MnO @ C) fue más adecuado que el trivalente (Mn 2 O 3 @C) y divalente / trivalente (Mn 3 O 4 @C) óxidos de manganeso para desalación CDI.
La ingeniería de valencia proporciona una forma novedosa de preparar materiales pseudocapacitivos de alto rendimiento para la desalinización capacitiva.
