DOI:10.1021/acsami.0c13503

虽然多孔碳已被广泛用于电容去离子技术，但是由于疏水性微孔结构的可及表面积较低，导致其脱盐能力不理想，这严重阻碍了其实际应用。本研究以均匀分散的二茂铁作为成孔剂，通过静电纺丝制备了具有大可及表面积的新型碳纳米纤维织物。具有良好机械强度和柔性的碳纳米纤维织物可以直接用作过滤膜，以过滤模拟的沙质海水。高含量的杂原子增加了碳纳米纤维的表面极性，而优化样品中控制良好的互连介孔结构有助于水合Na+和Cl-的快速传输和吸附。因此，亲水性碳纳米纤维织物的Brunauer-Emmett-Teller表面积为922 m2 g-1，较大的可及表面积为405 m2 g-1，从而导致NaCl电解质中的电容高达263 F g-1。最重要的是，它显示出19.34 mg g-1的超高脱盐能力，远高于大多数先前报道的碳材料。所制备的碳纳米纤维织物显示出较高的脱盐能力、快速的吸附速率和良好的循环稳定性，具有广阔的应用前景。

图1.亲水性MCNF的制备、CDI以及模拟沙质海水的过滤示意图。

图2.（a）扭曲之前和（b）之后的MCNF-5以及（c）P-CNF的照片。在（d）初始阶段和（e）2.5s之后，MCNF-5的水接触角。（f）在重力驱动和真空辅助过滤作用下，MCNF-5对模拟沙质海水的水通量。（g-i）模拟沙质海水过滤过程的照片。

图3.（a）MCNF-5的SEM和（b）横截面图像。（c）MCNF-5的TEM和（d）HRTEM图像。（e）CNF的SEM和（f）TEM图像。

图4.（a）MCNF-5的XPS全扫描光谱，（b）O1s和（c）N1s光谱。（d）样品的水接触角。（e）示意图说明了具有极性表面的MCNF的亲水性。

图5.（a）CNF和MCNF-5的N2吸附-解吸等温线，（b）孔径分布。（c）样品的SBET和SD>0.65nm以及（d）Vmicro、Vmeso和VD>0.65nm。

图6.CNF和MCNF-5在1 mol L-1 NaCl电解质中的三电极体系中的电化学性能：（a）5 mV s-1下的CV曲线，（b）0.2 A g-1下的GCD曲线，（c）在不同扫描速率下的比电容，以及（d）奈奎斯特图。

图7.（a）在1.2V的施加电压下，NaCl溶液（500 mg L-1）的电导率变化，（b）样品的CDI Ragone图，（c）脱盐能力与SD>0.65nm，（d）MCNF-5与先前报道的碳材料的脱盐能力和（e）面积容量的比较，以及（f）MCNF-5的循环稳定性。