近日，山东大学机械工程学院玄晓旭团队构建了一种基于钠超离子导体（NASICON）结构的NaTi₂(PO₄)₃（NTP）材料应用于电容去离子海水淡化，该材料在长期循环中展现出良好的结构及性能稳定性，盐吸附容量达到破纪录的124.72 mg g⁻¹。该研究成果以“Unlocking Enhanced Capacitive Deionization of NaTi₂(PO₄)₃/Carbon Materials by the Yolk−Shell Design”为题发表于化学顶刊杂志Journal of the American Chemical Society（影响因子16.4）上。

  电容去离子（CDI）是一种能量有力的可持续海水淡化方法，基准碳材料的低盐吸附容量（SACs）（通常低于20 mg g⁻¹）是限制其进一步商业开发的最具挑战性的问题之一。研究团队基于钠超离子导体（NASICON）结构的NaTi₂(PO₄)₃（NTP）材料合成了蛋黄-壳纳米结构CDI脱盐剂（记为ys-NTP@C）。ys-NTP@C表现出良好的CDI性能，包括在1.8 V恒压模式下时最大SAC为124.72 mg g⁻¹，在恒流模式下100 mA g⁻¹时最大SAC为202.76 mg g⁻¹的示例性SAC，以及在100次循环中没有明显的性能下降或能耗增加的良好循环稳定性。此外，用于研究CDI循环的X射线衍射清楚地显示了ys-NTP@C在重复离子嵌入/脱嵌过程中的良好结构稳定性，有限元模拟解释了为什么蛋黄-壳纳米结构比其他材料表现出更好的性能。这项研究为从MOF@COP制备蛋黄-壳结构材料提供了一种新的合成范式，并强调了蛋黄-壳纳米结构在电化学脱盐中的潜在用途。

近年来，山东大学机械工程学院非常支持开展广泛的国际合作，该研究由山东大学玄晓旭作为本文共同第一作者联合昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授（全球高被引学者）完成，并得到了国家自然科学基金青年项目、科技部政府间国际科技创新合作重点专项、中国科协青年人才托举项目、山东省自然科学基金青年项目、江苏省自然科学基金青年项目、山东大学青年未来学者计划等课题资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01755