环科院/北化工ACS Nano：界面电荷调制MoS2/Ti3C2Tx穿透电极在高效淡水生产中的应用

淡水生产对于解决全球水资源短缺至关重要。以往的研究表明，MoS^2-或Ti₃C₂T_x 基材料具有较强的电容去离子化脱盐能力和良好的光催化降解性能。然而，但由于电容去离子化脱盐和光催化降解过程的相互干扰，导致淡水生产能力较弱，对给水水质要求严格，目前鲜有研究报道电容去离子化脱盐和光催化降解同时进行。

为了提高淡水生产能力，保证淡水生产质量，中国环境科学研究院席北斗和北京化工大学崔骏（共同通讯）等人为了使CF/MoS₂/Ti₃C₂T_x的脱盐能力和降解效率最大化，在膜电容去离子化装置中引入了光催化元件。

MoS₂/Ti₃C₂T_x具有良好的脱盐性能。与Ti₃C₂T_x相比，MoS₂/Ti₃C₂T_x的平均层间距增加了2倍以上。值得注意的是，大的Ti₃C₂T_x纳米片演变成小的Ti₃C₂T_x纳米片，具有小的裂纹和卷曲的边缘，有助于提高离子存储容量。此外，MoS₂/Ti₃C₂T_x具有较高的载流子扩散系数，增强了其电化学性能。因此，MoS₂/Ti₃C₂T_x的脱盐能力、电荷效率和能量损耗分别是Ti₃C₂T_x的1.84、1.26和0.34倍，表现出优异的性能。

与MoS₂或Ti₃C₂T_x相关材料相比，MoS₂/Ti₃C₂T_x (62.95 mg/g)在弱电场（0.6 V）驱动下表现出相对较高的脱盐能力。与MoS₂/Ti₃C₂T_x相比，CF/MoS₂/Ti₃C₂T_x的脱盐能力进一步增加至83.05 ~ 103.12 mg/g (0.6 ~ 1.2 V)，这是因为MoS₂/Ti₃C₂T_x在纤维表面分散良好，降低了MoS₂/Ti₃C₂T_x聚集的影响。同时，CF衬底的离子吸附能力增强了脱盐能力。

此外，CF/MoS₂/Ti₃C₂T_x在多级膜电容去离子化中表现出比其他设备更高的脱盐能力，显示了多级膜电容去离子化的优势。最后，以实际渗滤液为给水，对 CF/MoS₂/Ti₃C₂T_x基多级膜电容去离子化装置的实际应用可行性进行了评价。

MoS₂/Ti₃C₂T_x的层状结构使其具有较高的脱盐能力，优异的降解性能是由于形成了两个光电催化活性中心，生成单态氧（¹O₂）和羟基自由基（•OH）。插层Cl^–（脱盐）作为电子转移桥优化了MoS₂/Ti₃C₂T_x的电荷分布，增强了光电催化活性（降解）。Ti₃C₂T_x末端O原子上缺电子（脱盐）和富电子（再生）区域的形成分别加速了•OH和¹O₂的产生。

这项工作的主要贡献之一是在同时进行高效脱盐和强烈降解过程方面实现相互促进的效果，而不是竞争。减弱了电容去离子化脱盐与光催化降解过程的相互干扰，拓宽了电容去离子化技术的应用范围。从远景来看，脱盐和降解的相互促进过程实现了高效生产优质淡水。

Interfacial Charge-Modulated Multifunctional MoS₂/Ti₃C₂T_x Penetrating Electrode for High-Efficiency Freshwater Production, ACS Nano, 2022, DOI：10.1021/acsnano.2c07810.

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07810.

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环科院/北化工ACS Nano：界面电荷调制MoS2/Ti3C2Tx穿透电极在高效淡水生产中的应用

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