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为提升基于活性炭（AC）的电容去盐（CDI）技术实际效率，研究人员通过调控 H?PO?- 蒸汽联合活化温度调整 AC 理化性质。发现随温度从 630°C 升至 900°C，AC 容积去盐能力等提升、能耗降低，900°C 制备的 AC 性能优于报道及商用 AC，为高效 AC 制备提供参考。
全球淡水资源短缺问题日益严峻，电容去盐技术（CDI）因低能耗、无污染等优势成为研究热点。该技术核心在于电极材料性能，活性炭（AC）虽具成本低、孔结构可调等优点，但其去盐能力尤其是容积性能常显不足。当前多数研究聚焦于提升活性炭的重量去盐性能，却忽视了实际应用中起决定作用的容积去盐性能 —— 活性炭在 CDI 单元中受限于固定电极或流道等有限空间，容积性能才是影响实际效率的关键。然而，针对如何提升活性炭容积去盐性能的研究却极为匮乏，仅有少数文献提及相关概念，这严重制约了高效 CDI 用活性炭的开发。
为填补这一研究空白，研究人员开展了相关研究。虽然文中未明确提及具体研究机构，但从原料供应商如 “文昌椰壳制造商”“中国福建元力活性炭有限公司” 等信息推测，该研究很可能由国内团队主导。研究团队以椰壳为原料，采用 H?PO?- 蒸汽联合活化法制备活性炭，通过调控活化温度（630°C 至 900°C），系统探究其对活性炭理化性质及容积去盐性能的影响。研究成果发表于《Desalination》，为活性炭在 CDI 技术中的应用提供了新方向。
研究主要采用了以下关键技术方法：
- 活性炭制备：以椰壳为原料，经粉碎至 0.2-0.28 mm 粒径后，采用 H?PO?- 蒸汽联合活化法，在不同温度（630°C、750°C、850°C、900°C）下制备活性炭样品（分别标记为 AC-630、AC-750、AC-850、AC-900）。
- 性能表征：通过氮气吸附 - 脱附实验测定比表面积（SBet）、总孔体积（Vt）和孔径分布；利用电化学测试评估等效串联电阻（ESR）、容积去盐容量（VAC）、容积去盐速率及电荷效率；在 500 mg/L NaCl 溶液中，于 1.2 V 电压下测试活性炭的容积吸附能力。
原料与孔结构分析
椰壳经处理后作为原料，磷酸（AR）和氯化钠（AR）分别由西陇科学有限公司和国药集团化学试剂有限公司提供，商用活性炭 CAC-FC（锯末化学活化制备）和 CAC-FP 作为对照。氮气吸附 - 脱附等温线显示，AC-850 和 AC-900 的等温线在相对压力 <0.1 时迅速上升，且在 P/P?=0.45 处出现明显滞后环，属于 I 型和 IV (a) 型等温线的组合，表明其含有大量微孔和中孔。孔径分布结果显示，所有活性炭均同时具备微孔和中孔结构，随活化温度升高，中孔比例逐渐增加。
活化温度对性能的影响
随活化温度从 630°C 升至 900°C，活性炭的容积去盐容量、容积去盐速率和电荷效率显著提升，而容积去盐能耗降低。其中，AC-900 的容积吸附容量高达 11.01 mg/cm3（500 mg/L NaCl 溶液，1.2 V），远超三种商用活性炭（CAC-FC、CAC-FP 等）及文献报道的活性炭性能。
作用机制探究
活化温度提升通过以下途径改善性能：
- 理化性质优化：温度升高促进 H?、CO、CO?及含磷气体（P?O?、P?O?、单质 P）的生成，这些气体的刻蚀作用增加了活性炭的比表面积（SBet）和总孔体积（Vt），同时提高真密度（ρt）并降低等效串联电阻（ESR），从而提升离子吸附能力和电子传输效率。
- 孔结构调控：高温促进中孔发育，优化了离子扩散路径，协同微孔提供的高吸附位点，共同提升容积去盐容量。
结论与意义
该研究首次系统揭示了活化温度对活性炭容积去盐性能的影响机制，证实通过调控活化温度可有效优化活性炭的比表面积、孔体积、真密度和电阻特性，进而提升其容积去盐性能。900°C 下制备的 AC-900 展现出优异的容积吸附能力，为高性能活性炭的制备提供了明确的工艺参数和理论依据。研究成果突破了传统重量性能导向的研究局限，聚焦实际应用中的容积效率，为 CDI 技术的商业化应用奠定了关键材料基础，对缓解全球淡水资源危机具有重要现实意义。未来研究可进一步拓展至其他活化剂组合及原料体系，以实现活性炭性能的持续优化。
