二維MXene材料在電容去離子領(lǐng)域研究進(jìn)展

劉炫利，陳星星

（遼寧科技大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

隨著人口的增長和環(huán)境污染問題加劇，淡水短缺已經(jīng)成為限制人類社會發(fā)展的重要危機(jī)［1］。為了進(jìn)一步獲得淡水資源，發(fā)展海水脫鹽技術(shù)顯得尤為重要。目前，主要的脫鹽技術(shù)包括蒸餾、反滲透［2］和電滲析［3］等。然而，這些方法有高能耗或二次污染等缺點(diǎn)。與其他現(xiàn)有脫鹽技術(shù)相比，電容去離子（Capacitive deionization，CDI）技術(shù)具有電壓低、能耗低、常溫運(yùn)行、能效高、易再生、成本低、環(huán)保和應(yīng)用廣泛的優(yōu)勢［4］，不僅可以用于鹽水脫鹽，還可應(yīng)用于廢水修復(fù)、水軟化、重金屬去除和有機(jī)污染物去除以及離子分離，在水處理領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。

CDI的概念早在20世紀(jì)60年代就有報(bào)道，當(dāng)時(shí)它被稱為“電化學(xué)脫礦”，在隨后的40年里，這項(xiàng)技術(shù)只有斷斷續(xù)續(xù)的進(jìn)展。隨著21世紀(jì)的到來，各種CDI器件不斷涌現(xiàn)，相應(yīng)的電極材料被不斷開發(fā)應(yīng)用，CDI技術(shù)取得巨大進(jìn)步［5］。理想的CDI電極材料需要具備以下特性：（1）高比表面積，為吸附提供更多的離子表面位置；（2）優(yōu)化孔徑分散性和高微孔率，以實(shí)現(xiàn)高鹽吸附能力，并通過大孔電極網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)快速離子傳輸；（3）高導(dǎo)電性，確保電極上的電壓分布均勻，并減少材料電阻引起的發(fā)熱；（4）良好的潤濕性，在離子和材料之間提供強(qiáng)大的π-π相互作用，并確保所有孔隙參與CDI過程；（5）良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，能夠承受電極材料的氧化還原反應(yīng)，循環(huán)壽命長［6-7］。

MXene是新興的二維過渡金屬碳化物/氮化物，具有出色的電子傳導(dǎo)性和高氧化還原電容，是極有前途的多功能電極材料，并被應(yīng)用于超級電容器。堅(jiān)固的MXene納米片不僅具有超高的體積電容和在水介質(zhì)中離子的高度可逆插層能力，而且還具有顯著的機(jī)械強(qiáng)度［8］。這些優(yōu)異的特性使得MXene為創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)各種電容去離子的電化學(xué)界面提供理想平臺，可以縮短離子和電子的傳輸途徑，提高鹽吸附能力。將多層MXene剝離成少層納米片，可進(jìn)一步強(qiáng)化電化學(xué)性能，提高電極表面的有效利用率。為了防止MXene納米片因范德華力而重新堆積，還需探索其他更有效的策略。

本文首先概述CDI的離子儲存機(jī)制和電極材料，之后介紹可用于水處理和海水淡化的二維MXene電極材料的制備和改性方法，通過總結(jié)二維MXene電極材料在CDI領(lǐng)域的應(yīng)用，為下一代MXene基CDI系統(tǒng)的開發(fā)提供重要參考。

1 CDI離子存儲機(jī)制

1.1 雙電層電容離子存儲

傳統(tǒng)CDI技術(shù)采用雙電層電容器，在含鹽介質(zhì)和納米多孔碳電極之間的流體/固體界面形成雙電層（Electrical double layer，EDL），將離子存儲在多孔電極中，從而去除水中的鹽離子。CDI的操作通常分為兩個(gè)階段，首先是充電階段，向電極施加約1.2 V的電壓，產(chǎn)生帶正電和負(fù)電的離子，陽離子被靜電力吸引到負(fù)極，而陰離子被吸引到正極，進(jìn)而將離子從水中分離出來［9］；其次是再生階段，當(dāng)外部電源斷開或極性反轉(zhuǎn)時(shí)，電極放電，吸附的離子會重新釋放到鹽水中，實(shí)現(xiàn)電極再生［4］。

目前常見的CDI技術(shù)主要有三類：（1）常規(guī)CDI，也稱為無膜CDI，如圖1a所示，兩極分別用于儲存陽離子和陰離子，中間由一個(gè)給水通道隔開。電極材質(zhì)通常為碳材料，在水溶液中的碳電極易發(fā)生副反應(yīng)，例如，陽極氧化導(dǎo)致在碳表面形成氧化層，從而造成性能損失［10］。（2）膜電容去離子（Membrane capacitive deionization，MCDI），如圖1b所示，包括陽極上的陰離子交換膜（Anion exchange membrane，AEM）和陰極上的陽離子交換膜（Cation exchange membrane，CEM）［11］，這些離子交換膜的引入可以有效增強(qiáng)碳電極對Cl-和Na+的選擇性，因而能夠顯著提高脫鹽過程的電荷吸附效率［12］。（3）反式電容去離子系統(tǒng)（Inverted capacitive deionization，i-CDI），如圖1c所示，是一種新型的在碳電極表面進(jìn)行化學(xué)修飾而自發(fā)形成的EDL電極，可降低離子交換膜成本，減少接觸電阻，電極表面擁有自發(fā)吸附離子的電荷，在離子吸附過程中不需要外加電源，只需要外加電壓解吸離子。

CDI的性能受其電極材料的比表面積、孔隙率、導(dǎo)電性、親水性和電化學(xué)穩(wěn)定性的影響，因此

在選擇具有最佳CDI性能的電極材料時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素［6］。目前，已有許多碳基材料及其復(fù)合材料作為CDI電極材料的相關(guān)報(bào)道，例如，活性碳（Activated carbon，AC）［13］、碳?xì)饽z（Carbon aerogel）［14］、石墨烯（Graphene）［15］和碳納米管（Carbon nanotubes，CNT）［16］等。盡管各類碳基材料的相繼出現(xiàn)為CDI技術(shù)的發(fā)展提供了重要支撐，但目前發(fā)展的碳基電極鹽吸附能力普遍較低，而且伴隨著陽極氧化副反應(yīng)和共離子驅(qū)逐效應(yīng)［17-18］，阻礙了碳基CDI在高濃度鹽水脫鹽中的實(shí)際應(yīng)用。迄今為止，人們?nèi)栽趯μ蓟牧系慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面改性進(jìn)行大量的研究，以期可以進(jìn)一步提高CDI的性能。

1.2 贗電容離子存儲

受儲能系統(tǒng)的啟發(fā)，近年來各種可應(yīng)用于贗電容器的法拉第電極材料開始用于CDI海水淡化，主要分為氧化還原和插層兩種贗電容機(jī)制。氧化還原贗電容機(jī)制是高度可逆的氧化還原反應(yīng)，發(fā)生在電極表面附近二維或準(zhǔn)二維空間中。插層贗電容機(jī)制是當(dāng)離子插層到電極材料的隧道或?qū)又袝r(shí)，伴隨法拉第電荷轉(zhuǎn)移而沒有結(jié)晶相變［9］。與雙電層電容的離子存儲機(jī)理相比，贗電容電極材料可將離子儲存在電極的主體中，而不是儲存在電極表面。因此，它具有更高的除鹽能力。

創(chuàng)新的法拉第CDI可以在一定程度上提高脫鹽能力并減少能量損失［19］。目前開發(fā)的法拉第CDI裝置主要分四類：（1）法拉第去離子（Faradic deionization，F(xiàn)DI），如圖2a所示。該裝置結(jié)構(gòu)包含一對對稱的法拉第電極，通過氧化還原反應(yīng)或離子插層將鹽離子插入到電極材料中，而不是簡單地吸附在電極表面，因此可以實(shí)現(xiàn)比CDI和MCDI更高的鹽吸附容量［20］。（2）混合電容去離子（Hybrid capacitive deionization，HCDI），如圖2b所示。陰極采用法拉第電極材料，有助于Na+從溶液中脫除；陽極則采用傳統(tǒng)碳材料，可使Cl-保存在碳電極表面形成的雙電層中［21］。這種結(jié)構(gòu)可避免使用傳統(tǒng)的貴金屬銀作為陽極捕獲Cl-，降低成本。HCDI的簡潔性和實(shí)用性使其成為目前研究中采用最廣泛的構(gòu)型之一，然而它的法拉第電極一側(cè)沒有使用離子交換膜，法拉第材料會受到溶解氧的影響。（3）雙離子插層電化學(xué)脫鹽（Dual-ion intercalation electrochemical deionization，DEDI），如圖2c所示。該裝置由兩個(gè)法拉第電極、兩個(gè)離子交換膜和一個(gè)給水通道組成，兩電極分別由不同類型材料組成，一種用于Na+插層，另一種則負(fù)責(zé)通過電化學(xué)方法捕獲/釋放Cl-［21］。該裝置的電荷效率可達(dá)95%以上，遠(yuǎn)高于無膜裝置的電荷效率，證明DEDI裝置可有效利用更多電荷，減少能量浪費(fèi)，這歸功于離子交換膜可以限制溶解氧向電極的擴(kuò)散［19］。（4）搖椅式電容去離子（Rocking-chair deionization，RCDI），即多室FDI系統(tǒng)，如圖2d所示。Na+在法拉第電極中被電化學(xué)方式捕獲，而Cl-被強(qiáng)制分離到濃縮室，實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)版脫鹽過程，放大脫鹽能力，降低能耗［22］。

贗電容機(jī)制中氧化還原電極材料通常為金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物等，而金屬氧化物在反應(yīng)過程中也可能發(fā)生體相插層反應(yīng)［9］。目前，插層電極材料在法拉第去離子電極材料中占主導(dǎo)地位，這是由于插層電極材料擁有高比電容和導(dǎo)電性，以及離子快速擴(kuò)散通道和大量吸附點(diǎn)等優(yōu)勢［21］，可有效改善CDI過程的脫鹽能力。諸如金屬鈉錳氧化物（NMO）［23］、普魯士藍(lán)（PB）及其類似物（PBAs）［24］、多離子磷酸鹽［25］和MXene［7］等已成為目前熱點(diǎn)研究的材料，均呈現(xiàn)插層贗電荷存儲機(jī)制。其中MXene在其二維納米層狀物之間插層儲存電荷，可以同時(shí)容納陰離子和陽離子，而不使用昂貴的離子交換膜，是重要的CDI電極材料之一。

2 MXene在CDI中的應(yīng)用

2.1 MXene的蝕刻法制備

MXene是二維過渡金屬碳化物、氮化物和氮碳化物的總稱，其形態(tài)與石墨烯相似，可表示為Mn+1XnTx，其中M代表過渡金屬，如Ti、V、Cr或Nb；X代表C和/或N［26］；T代表表面官能團(tuán)，可以是—O、—F和/或—OH，取決于使用的蝕刻劑，n=1，2，3。MXene主要通過蝕刻MAX相的A位元素（如Al）而獲得，詳見圖3。石墨層狀結(jié)構(gòu)中，范德華力可以通過物理剝離的方式被破壞，而MAX相中的M—A和M—X鍵無法依靠機(jī)械力打破，需要通過化學(xué)過程選擇性蝕刻掉A層［27］，得到MXene。

2011年，Naguib等［26］將Ti3AlC2粉末加入氫氟酸（HF）溶液中，目的是蝕刻提取Ti3AlC2中的Al，卻機(jī)緣巧合首次發(fā)現(xiàn)了MXene。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為不同的MAX相剝離生成其他系列MXene提供了重要思路，也為開發(fā)一系列具有類似結(jié)構(gòu)的二維材料打開了大門。

HF蝕刻法制備MXene具有強(qiáng)毒性和危險(xiǎn)性［28］，因此開發(fā)了比HF更溫和的蝕刻劑。目前可以采用含氟酸鹽蝕刻和無氟蝕刻。在含氟酸鹽蝕刻過程中，可以用鹽酸（HCl）或硫酸（H2SO4）組合比較溫和的氟化鹽制備蝕刻液，如氟化鈣（CaF2）、氟化鉀（KF）、氟化鈉（NaF）、氟化鋰（LiF）和氟化銫（CsF）。其中LiF和HCl的組合最為常見，與HF蝕刻獲得的MXene相比，HCl/LiF復(fù)合蝕刻法制備MXene可以獲得質(zhì)量更高的單層Ti3C2Tx，且其表面沒有缺陷［29-30］。由于含氟蝕刻劑將導(dǎo)致MXene表面帶有大量的含氟和含氧表面官能團(tuán)［31］，探索無氟參與制備MXene的方法成為未來研究的重點(diǎn)。

無氟蝕刻方法主要包括高溫熔融鹽、堿處理和電化學(xué)蝕刻等。Li等［32］將Ti3AlC2放置在ZnCl2Lewis酸性熔融鹽中，于550℃通過置換反應(yīng)成功合成Ti3ZnC2MAX相，增加MAX和ZnCl2的比例，可將Ti3ZnC2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Ti3C2Cl2MXene，如圖4a。Li等［33］利 用NaOH輔 助 的 水 熱 工 藝 蝕 刻Ti3AlC2，制備高純度的Ti3C2Tx（T=OH，O）MXene，使用27.5 mol/L的NaOH溶液，可以在270℃從Ti3AlC2中選擇性地去除Al，得到—OH和—O為末端的多層Ti3C2Tx，純度高達(dá)92%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），詳見圖4b。電化學(xué)蝕刻的基本機(jī)制歸因于M—A鍵比M—C鍵具有更強(qiáng)的化學(xué)活性，涉及到電荷從目標(biāo)材料轉(zhuǎn)移到其他物質(zhì)。Pang等［30］提出熱輔助電蝕方法制備無HF的MXene，如圖4c所示。稀HCl作為蝕刻劑，通過溫和加熱方式加速M(fèi)AX材料的蝕刻過程，提高了MXene的制備效率。

不同的蝕刻方法不僅影響MXene的層間距，對其表面終端官能團(tuán)的種類也有重要影響。MXene的表面官能團(tuán)通常包括—F，—OH和—O，不同的蝕刻劑會導(dǎo)致所制備的MXene表面官能團(tuán)不同［34］。研究發(fā)現(xiàn)，HF蝕刻后的—F官能團(tuán)數(shù)目比LiF/HCl蝕刻多四倍，而LiF/HCl蝕刻會產(chǎn)生更多的—O官能團(tuán)［35］。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明，MXene的表面終端官能團(tuán)種類對其性能有重大影響，包括親水性、電性能、磁性能、機(jī)械性能和光學(xué)特性等［36］，而MXene表面終端官能團(tuán)對其電化學(xué)電容量的影響主要與離子的插層過程有關(guān)。插層離子和MXene表面基團(tuán)會在插層過程中相互作用。Berdiyarov等［37］根據(jù)密度泛函理論（Density functional theory，DFT）證實(shí)了這一觀點(diǎn)。與原始Ti3C2MXene相比，表面功能化的MXene的層間距隨著陰離子插層而增加，隨著陽離子插層而減少。這是由于陰離子和帶負(fù)電的表面基團(tuán)之間的排斥力增加了層間距，而陽離子與帶負(fù)電的表面基團(tuán)相互吸引使層間距離收縮。

2.2 MXene的插層改性

MXene具有較高的電化學(xué)容量、優(yōu)秀的導(dǎo)電性、豐富的表面官能團(tuán)以及良好的可逆離子插層/脫層能力［1］，已經(jīng)成為CDI脫鹽過程的高效電極材料。然而像大多數(shù)二維納米片一樣，由于層間耦合效應(yīng)，MXene納米片在電極制備過程中容易堆疊，導(dǎo)致納米片層間距減小，阻礙電解液的滲透，進(jìn)而降低了脫鹽率［38-39］。為了克服二維MXene納米片堆疊的限制，可以對MXene改性或復(fù)合材料，達(dá)到提高其性能的目的，促進(jìn)CDI的迅速發(fā)展。

采用蝕刻法制備MXene，由于范德華力的作用，納米片會有重新堆積的趨勢，限制了離子進(jìn)入片層空間的機(jī)會，從而降低MXene電極的鹽吸附能力。因此，堆積的MXene通常需要借助插層的辦法來進(jìn)一步擴(kuò)大片層空間，實(shí)現(xiàn)MXene的改性［36，40］。Naguib等［41］采用二甲基亞砜和四丁基氫氧化銨作為插層劑削弱MXene片之間的層間鍵。這樣的溶劑通過層間修飾與離子交換、滲透性膨脹和最后的剝離步驟發(fā)揮插層作用。在作用過程中，大量的水或溶劑被吸入電極母體結(jié)構(gòu)，大大削弱了層間的吸引力，導(dǎo)致分層。通過進(jìn)一步超聲處理，分層更明顯徹底，但所獲得的MXene片的尺寸也會受到影響，其結(jié)構(gòu)中亦會同時(shí)引入更多的缺陷［30］。因此，適當(dāng)?shù)牟鍖臃椒▽Xene本身特性和目標(biāo)應(yīng)用至關(guān)重要。Feng等［42］采用NH4HF2蝕刻的MXene制成的電極有NH4+離子插層，可增加片層空間和提高親水性，有利于提供更高的電容。Osti等［43］進(jìn)行分子動力學(xué)模擬證明插層離子的大小和水分子順序之間的關(guān)系，如圖4d所示，指出隨著金屬離子的插入，水分子變得更加有序，而且水分子的有序性與插入的金屬離子的大小成正比。這一發(fā)現(xiàn)為未來利用金屬插層進(jìn)一步優(yōu)化MXene的特性，滿足預(yù)期應(yīng)用提供重要的理論參考。

2.3 二維MXene材料在CDI領(lǐng)域的應(yīng)用

當(dāng)MXene作為CDI電極時(shí)，最大限度地提高M(jìn)Xene層間的贗電容體積和離子的流動性是關(guān)鍵。層間距的大小受母體MAX材料蝕刻A層后所留下的空間影響，因此MXene合成過程中所使用蝕刻制備方法和插層改性策略決定了其最終的鹽吸附容量［44］。

Srimuk等［8］在2016年首次將Ti3C2Tx作為插層型電極材料應(yīng)用于CDI脫鹽過程，采用HF從Ti3AlC2中脫除Al層得到Ti3C2MXene，在無粘合劑情況下，直接將其作為CDI電池中陽極和陰極。該CDI電池在5 mmol/L NaCl鹽溶液中，鹽吸附容量達(dá)到（13±2）mg/g，并在30個(gè)循環(huán)吸脫過程中保持穩(wěn)定。作為一項(xiàng)開創(chuàng)性的工作，該成果證實(shí)了MXene在CDI中的應(yīng)用潛力。Bao等［7］利用真空環(huán)境有效阻止MXene納米片的重新堆積，擴(kuò)大層間距，增加鹽離子的擴(kuò)散通道。在HF處理Ti3AlC2粉末后，利用氯仿進(jìn)行額外處理，迫使溶劑分子進(jìn)入MXene結(jié)構(gòu)，使MXene進(jìn)一步分層成為更薄的薄片，真空冷凍干燥處理促進(jìn)孔隙的形成，制備出褶皺三維多孔MXene矩陣。多孔MXene電極能夠抵抗納米片的重新堆積，將其應(yīng)用于CDI電池，在10 000 mg/L的鹽溶液中實(shí)現(xiàn)了118 mg/cm3（45 mg/g）的高吸附鹽容量，并保持良好的循環(huán)穩(wěn)定性，比未處理的樣品鹽吸附容量高2.1倍，在海水淡化應(yīng)用方面具有很好的潛力。

修改MXene表面終端也是改善CDI性能的一個(gè)有效方法。Ma等［1］使用HCl/LiF蝕刻工藝制造Ti3C2TxMXene薄膜電極，這種原位蝕刻方法有效增加Ti3C2Tx的層間距，減少M(fèi)Xene表面終端—F的含量，更有利于離子傳輸，由此產(chǎn)生的更高水分子流動性有助于Na+和Cl-在Ti3C2Tx片層之間的傳輸，從而提高了鹽吸附容量。將其應(yīng)用在CDI脫鹽過程中，可在1.2 V的電壓窗口和20 mA/g的電流密度條件下，實(shí)現(xiàn)68 mg/g的平均脫鹽能力，有效改善Ti3C2Tx去離子性能。Wang等［45］為了用—OH/O基團(tuán)取代Ti3C2Tx的—F端，采用低壓Ar等離子體處理重建Ti3C2Tx表面端點(diǎn)的辦法，有效增加層間距，改善CDI脫鹽能力。將此擁有贗電容性能的Ti3C2Tx作為陰極，與雙電層型的活性炭作為陽極構(gòu)筑混合CDI裝置進(jìn)行脫鹽，達(dá)到9.4 mg/（g·min）的最大去除率和26.8 mg/g的鹽吸附容量，相比濕化學(xué)法改性樣品高出一個(gè)數(shù)量級。此外，鹽的去除性能在循環(huán)的電吸附和解吸過程中具有重現(xiàn)性，展示Ti3C2Tx具備良好的再生能力，這歸因于二維MXene電極材料的靈活收縮和膨脹性能。

不同尺寸的MXene納米片也具有不同的電化學(xué)特性。Buczek等［46］針對HCDI的應(yīng)用采用真空過濾方法制備獨(dú)立式、無粘結(jié)劑的Ti3C2Tx電極結(jié)構(gòu)，自下而上由大小片組成的雙層薄膜電極，如圖5a所示，MXene薄膜頂部的小片狀MXene可提供較短的離子擴(kuò)散途徑，用于鹽離子的吸附和插層，而大片狀MXene則負(fù)責(zé)提供電極的機(jī)械穩(wěn)定性和導(dǎo)電傳輸途徑。將其應(yīng)用在HCDI系統(tǒng)進(jìn)行水處理，鹽去除能力達(dá)到39 mg/g，循環(huán)穩(wěn)定性保有率在經(jīng)過25次CDI循環(huán)測試后仍為62%。Shen等［47］利用不同尺寸的MXene片制造Ti3C2Tx柔性薄膜作為HCDI電極，如圖5b所示，將二甲基亞砜作為插層劑可產(chǎn)生不同尺寸的Ti3C2Tx薄片，并用超聲法對大小薄片進(jìn)行分離，通過真空抽濾制備獨(dú)立的Ti3C2Tx薄膜電極。小尺寸MXene納米片夾在大尺寸MXene納米片中，大尺寸Ti3C2Tx（橫向尺寸≥1 μm）提供主要的導(dǎo)電通道，而小尺寸Ti3C2Tx（500 nm）納米片作為插層材料和活性物質(zhì)，用于CDI的高性能脫鹽。夾層的小片狀MXene對鹽的吸收是最活躍的，因?yàn)樗诮Y(jié)構(gòu)內(nèi)可創(chuàng)造多通道，改善離子擴(kuò)散，降低電阻。該HCDI系統(tǒng)在10 mmol/L NaCl溶液中的鹽吸附容量達(dá)到72 mg/g，50次循環(huán)后脫鹽能力仍保持在90%。該工作為MXene基電極材料的開發(fā)提供了新的設(shè)計(jì)思路。

3 結(jié)論

首先概述CDI系統(tǒng)的雙電層和贗電容離子吸附機(jī)理，以及CDI電極材料的發(fā)展，重點(diǎn)總結(jié)二維MXene蝕刻制備方法和插層改性策略對CDI過程中脫鹽能力的影響，為后續(xù)新型MXene基CDI裝置的開發(fā)提供參考。

未來研究主要在四個(gè)方面：（1）HF酸具有相當(dāng)大的安全問題，同時(shí)惰性的—F基團(tuán)也會降低MXene電極的性能，阻礙MXene的廣泛應(yīng)用。為了滿足綠色化學(xué)的發(fā)展理念，需要探索更安全環(huán)保的蝕刻方法，包括Lewis酸蝕刻、堿處理、以及電化學(xué)蝕刻等。（2）MXene片層易受范德華力影響而重新堆積，通過插層改性可以進(jìn)一步擴(kuò)大片層空間。比如可以在蝕刻過程中插層引入Li+、NH4+等陽離子實(shí)現(xiàn)層間距擴(kuò)大。利用二甲基亞砜和四丁基氫氧化銨等插層劑削弱MXene片之間的層間鍵，使用超聲輔助脫層也是較先進(jìn)的改性方法。（3）MXene與其他材料復(fù)合可以進(jìn)一步提升MXene的綜合性能。比如與碳材料、鈉錳氧化物等復(fù)合，構(gòu)筑三維MXene基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，在提升電極導(dǎo)電性的同時(shí)，為電極插層反應(yīng)提供更為豐富的層狀結(jié)構(gòu)，從而有效提高M(jìn)Xene基復(fù)合電極的鹽吸附容量。通過雜原子摻雜的方式亦可彌補(bǔ)二維MXene的缺陷，更大程度上提高CDI的除鹽性能。（4）在設(shè)計(jì)高效的MXene基CDI系統(tǒng)裝置過程中，充分發(fā)揮MXene的氧化還原和插層特性、良好的電氣性能、離子高度可逆的吸脫附能力以及優(yōu)異的導(dǎo)電性均是實(shí)現(xiàn)CDI系統(tǒng)高脫鹽率的必要條件。