尿素与硫脲修饰的甘蔗渣碳气凝胶在膜电容去离子技术中选择性吸附NaCl/NaHCO3的研究

研究人员利用甘蔗渣提取高纯度纤维素，与硫脲和尿素交联制备纤维素气凝胶，经碳化活化后获得多孔碳气凝胶电极（SB-TCCA），应用于膜电容去离子（MCDI）装置。该电极展现出1003.1?m2?g?1的比表面积和72.10?F?g?1的高比电容，对NaCl和NaHCO3的吸附容量分别达48.78?mg?g?1（1.8?V）和61.97?mg?g?1（1.6?V），且对HCO3?的选择性为Cl?的3.38倍。该材料兼具脱盐与CO2吸附潜力，为MCDI技术提供了新思路。

　　

甘蔗渣（sugarcane bagasse）摇身一变，成了黑科技材料界的“明星”！科学家们先从中提取高纯度纤维素，再请来硫脲（thiourea）和尿素（urea）两位“建筑师”帮忙搭建立体交联网络，造出轻若鸿毛的纤维素气凝胶。经过高温碳化“淬炼”，这些气凝胶华丽转身为多孔碳气凝胶电极（SB-TCCA），比表面积高达1003.1?m²?g^?1——相当于把三个标准网球场塞进一克材料里！

在膜电容去离子（Membrane Capacitive Deionization, MCDI）实验中，这些电极展现出“离子捕手”的超能力：1.8伏电压下能捕获48.78毫克食盐（NaCl），更神奇的是对碳酸氢钠（NaHCO₃）情有独钟，1.6伏时吸附量飙升至61.97?mg?g^?1。当NaHCO₃和NaCl同台竞技时，电极对HCO₃^?的偏爱程度是Cl^?的3.38倍，活像个精准的“离子分拣机”。这项研究不仅为海水淡化（desalination）提供了新武器，还暗藏捕获二氧化碳（CO₂）的潜力，可谓一箭双雕。