Tunable Pseudocapacitive Behavior in Metal–Organic Framework-Derived TiO2@Porous Carbon Enabling High-Performance Membrane Capacitive Deionization
Source abstract
Abstract
Titanium dioxide (TiO2) composites have shown promise in desalination as electrode materials of capacitive deionization (CDI). However, it remains a significant challenge to explore their pseudocapacitive potential for further enhancement of salt adsorption capacity and long-term stability. Herein, we report a titanium dioxide/porous carbon composite (TiO2@PC) with tunable pseudocapacitance for a high-performance membrane CDI (MCDI) based on a metal–organic frameworks (MOFs)-derived strategy. By controlling the pyrolysis conditions, the crystalline degree and specific surface areas of TiO2@PC samples have been optimized to improve the salt adsorption performance. A synergy of high pseudocapacitance and good oxidation resistance endows the anatase TiO2@PC (annealed at 600 °C) with an improved salt adsorption capacity of 46.7 mg g–1 at 10 mA g–1 and stable cycling performance over 50 cycles. These properties reveal the great potential of anatase TiO2@PC to serve as a promising candidate of electrode materials for MCDI.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Membrane-based Ion Separation Techniques · Advanced Battery Materials and Technologies · Membrane Separation Technologies
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Pillar of Engineering Product Development, Singapore University of Technology and Design, 8 Somapah Road, 487372, Singapore
Engineering Technology Research Center for 2D Material Information Function Devices and Systems of Guangdong Province, College of Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
Funding
National Research Foundation Singapore
References (77)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.pmatsci.2013.03.00510.1016/j.pmatsci.2013.03.005 ↗
2. 10.1039/C5EE00519A10.1039/C5EE00519A ↗
3. 10.1016/j.watres.2015.02.03210.1016/j.watres.2015.02.032 ↗
4. 10.1016/0013-4686(67)80079-310.1016/0013-4686(67)80079-3 ↗
5. 10.1002/9781118904855.ch110.1002/9781118904855.ch1 ↗
6. 10.1016/j.desal.2010.09.00110.1016/j.desal.2010.09.001 ↗
7. 10.1016/j.watres.2009.03.01010.1016/j.watres.2009.03.010 ↗
8. 10.1016/j.desal.2007.08.00510.1016/j.desal.2007.08.005 ↗
9. 10.1016/j.electacta.2010.02.01210.1016/j.electacta.2010.02.012 ↗
10. 10.1016/j.desal.2013.08.01710.1016/j.desal.2013.08.017 ↗
11. 10.1021/es305320210.1021/es3053202 ↗
12. 10.1039/C4EE02378A10.1039/C4EE02378A ↗
13. 10.1039/C7TA00339K10.1039/C7TA00339K ↗
14. 10.1016/j.memsci.2009.09.04310.1016/j.memsci.2009.09.043 ↗
15. 10.1016/j.desal.2006.01.01110.1016/j.desal.2006.01.011 ↗
16. 10.1016/j.jcis.2011.04.04910.1016/j.jcis.2011.04.049 ↗
17. 10.1016/j.electacta.2016.12.06010.1016/j.electacta.2016.12.060 ↗
18. 10.1016/j.desal.2011.02.02710.1016/j.desal.2011.02.027 ↗
19. 10.1021/am502620910.1021/am5026209 ↗
20. 10.1016/j.memsci.2010.03.01010.1016/j.memsci.2010.03.010 ↗
21. 10.1002/admi.20150037210.1002/admi.201500372 ↗
22. 10.1016/j.watres.2008.09.02610.1016/j.watres.2008.09.026 ↗
23. 10.1016/j.desal.2014.03.02810.1016/j.desal.2014.03.028 ↗
24. 10.1039/C5RA23151E10.1039/C5RA23151E ↗
25. 10.1039/C7NR03579A10.1039/C7NR03579A ↗
26. 10.1016/j.electacta.2017.09.13710.1016/j.electacta.2017.09.137 ↗
27. 10.1021/acssuschemeng.7b0331310.1021/acssuschemeng.7b03313 ↗
28. 10.1016/j.desal.2015.01.03310.1016/j.desal.2015.01.033 ↗
29. 10.1002/adma.20130222310.1002/adma.201302223 ↗
30. 10.1016/j.memsci.2015.04.01010.1016/j.memsci.2015.04.010 ↗
31. 10.1016/j.desal.2011.01.00810.1016/j.desal.2011.01.008 ↗
32. 10.1080/19443994.2012.71458110.1080/19443994.2012.714581 ↗
33. 10.1016/j.seppur.2016.07.01910.1016/j.seppur.2016.07.019 ↗
34. 10.1039/C4RA09948F10.1039/C4RA09948F ↗
35. 10.1016/j.desal.2013.07.01610.1016/j.desal.2013.07.016 ↗
36. 10.1039/C6TA03505A10.1039/C6TA03505A ↗
37. 10.1021/acs.chemmater.5b0234810.1021/acs.chemmater.5b02348 ↗
38. 10.1016/j.jpowsour.2017.04.03510.1016/j.jpowsour.2017.04.035 ↗
39. 10.1016/j.flatc.2018.01.00210.1016/j.flatc.2018.01.002 ↗
40. 10.1016/j.watres.2016.08.02010.1016/j.watres.2016.08.020 ↗
41. 10.1038/ncomms626110.1038/ncomms6261 ↗
42. 10.1002/adfm.20180075710.1002/adfm.201800757 ↗
43. 10.1021/ja903726m10.1021/ja903726m ↗
44. 10.1016/j.jcat.2013.05.02110.1016/j.jcat.2013.05.021 ↗
45. 10.1016/j.memsci.2015.12.02210.1016/j.memsci.2015.12.022 ↗
46. 10.1111/j.1151-2916.1959.tb14079.x10.1111/j.1151-2916.1959.tb14079.x ↗
47. 10.1016/j.jhazmat.2011.07.07210.1016/j.jhazmat.2011.07.072 ↗
48. 10.1002/aenm.20150148910.1002/aenm.201501489 ↗
49. 10.1002/adma.20050272310.1002/adma.200502723 ↗
50. 10.1021/ac60125a00610.1021/ac60125a006 ↗
51. 10.1063/1.167410810.1063/1.1674108 ↗
52. 10.1016/j.cej.2013.12.02910.1016/j.cej.2013.12.029 ↗
53. 10.1002/adma.20150441210.1002/adma.201504412 ↗
54. 10.1063/1.35146510.1063/1.351465 ↗
55. 10.1002/adma.20180101310.1002/adma.201801013 ↗
56. 10.1002/adma.20090332810.1002/adma.200903328 ↗
57. 10.1002/adma.20180217310.1002/adma.201802173 ↗
58. 10.1117/3.73785410.1117/3.737854 ↗
59. 10.1021/acsami.6b0118310.1021/acsami.6b01183 ↗
60. 10.1002/celc.20170015910.1002/celc.201700159 ↗
61. 10.1021/acssuschemeng.6b0171610.1021/acssuschemeng.6b01716 ↗
62. 10.1039/c3ee42209g10.1039/c3ee42209g ↗
63. 10.1039/C5EE00762C10.1039/C5EE00762C ↗
64. 10.1002/adfm.20180209910.1002/adfm.201802099 ↗
65. 10.1021/am200988q10.1021/am200988q ↗
66. 10.1021/jp511022z10.1021/jp511022z ↗
67. 10.1021/acs.est.5b0254210.1021/acs.est.5b02542 ↗
68. 10.1002/adfm.20140447210.1002/adfm.201404472 ↗
69. 10.1039/C8TA03543A10.1039/C8TA03543A ↗
70. 10.1021/ja805730910.1021/ja8057309 ↗
71. 10.1149/2.0431512jes10.1149/2.0431512jes ↗
72. 10.1016/j.desal.2014.08.00910.1016/j.desal.2014.08.009 ↗
73. 10.1038/ncomms792910.1038/ncomms7929 ↗
74. 10.1016/j.nanoen.2018.04.06310.1016/j.nanoen.2018.04.063 ↗
75. 10.1016/j.electacta.2013.10.09210.1016/j.electacta.2013.10.092 ↗
76. 10.1016/j.watres.2017.05.00910.1016/j.watres.2017.05.009 ↗
77. 10.1039/C6RA22800C10.1039/C6RA22800C ↗