journal article·2019-03-25

Tunable Pseudocapacitive Behavior in Metal–Organic Framework-Derived TiO2@Porous Carbon Enabling High-Performance Membrane Capacitive Deionization

Meng Ding, Shuang Fan, Shaozhuan Huang, Mei Er Pam, Lu Guo, Yumeng Shi, Hui Ying Yang

ACS Applied Energy Materials· Volume 2· Issue 3
Publisher page

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)

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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 ↗
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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 ↗
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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 ↗
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56. 10.1002/adma.20090332810.1002/adma.200903328 ↗
57. 10.1002/adma.20180217310.1002/adma.201802173 ↗
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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 ↗