DOI: 10.1016/j.seppur.2022.121732

电容去离子（CDI）技术在去除微污染水中的砷方面具有广阔的应用前景。电极材料的选择和电极的制备是CDI技术的核心部分。本研究通过插入碳量子点来调制石墨烯的结构以形成三维（3-D）rGO/NCDs电极材料，并采用静电纺丝方法制备了具有优异电化学和结构性能的单片网状自支撑电极。在除砷实验中，rGO/NCDs电极在1.0V时的电吸附容量为15.07mg/g，与rGO电极相比提高了29.5%。此外，对实验数据的模型拟合分析表明，除砷符合拟一级动力学模型和朗缪尔吸附等温线。热力学模型表明电吸附是一个自发的放热过程。颗粒内扩散模型进一步揭示了CDI电极除砷的扩散机理。综上所述，所制备的具有高电吸附容量的柔性自支撑rGO/NCDs电极为电极制备工艺提供了新思路，进一步促进了CDI技术的大规模应用。

图1.制备电极的SEM图像：（a）rGO，（b）rGO/NCDs。

图2.制备电极的CV曲线：（a）rGO，（b）rGO/NCDs。（c）制备电极的比电容。制备电极的循环GCD曲线：（d）rGO，（e）rGO/NCDs。（f）制备电极在1A/g下进行第20次循环的GCD曲线。

图3.制备电极在5mg/L砷溶液中的SAC与t曲线图：（a）rGO，（b）rGO/NCDs。制备电极在5mg/L砷溶液中的SAR与SAC的CDI Ragone图：（c）rGO，（d）rGO/NCDs。

图4.所制备电极在不同流速（a）、初始浓度（b）、温度（c）和电极距离（d）下的电吸附容量。（e）制备电极的再生吸附能力。（f）制备的rGO/NCDs电极除砷的能耗和充电效率。

图5.通过吸附等温线拟合As（III）在制备电极上的电吸附行为：（a）Freundlich，（b）Langmuir。

图6.通过动力学模型拟合As（III）在制备电极上的电吸附行为：拟一级模型（a,b），拟二级模型（c,d）。

图7.制备电极的热力学方程拟合：用于除砷的（a）rGO，（b）rGO/NCDs。

图8.制备电极的颗粒内扩散模型拟合：用于除砷的（a）rGO，（b）rGO/NCDs。

图9.rGO/NCDs电极在除砷过程中的表征：（a）XPS全光谱，As3d（b）和N1s（c,d）的高分辨率光谱。