综述：从电子尺度到器件尺度，对电容去离子过程中离子选择性的计算研究

《The Journal of Physical Chemistry Letters》：Computational Investigations of Ion Selectivity in Capacitive Deionization from Electronic to Device Scales

电容去离子技术通过可调电极实现离子选择性分离，但受离子价态、水合半径及 hydration 能影响，选择性难以精准预测与控制。本文系统梳理了跨尺度计算模型在解析CDI电吸附机制、指导新材料与器件设计中的应用进展。

　　

可持续的水处理需要选择性去除有害离子（如有毒金属和过量盐分），同时保留有益矿物质。电容去离子化（CDI）是一种无膜的电化学脱盐技术，为针对性离子分离提供了一种可调的解决方案。然而，在CDI中实现高离子选择性颇具挑战性，因为离子价态、水合半径和水合能等因素会影响不同离子在带电多孔电极上的优先电吸附过程，这使得选择性结果难以预测和控制。理论和计算工具对于理解CDI系统中的选择性机制以及为新材料和设备的合理设计提供依据至关重要。不过，这些模型所研究的尺度各不相同，将不同尺度下的研究结果整合到一个统一的多尺度框架中仍然是一个重大挑战。在这里，我们概述了CDI系统计算建模方面的最新进展，展示了跨尺度研究如何指导下一代CDI系统的设计。