Advancements in Electrode Materials: The Role of MXenes in Capacitive Deionization Technology
Source abstract
Abstract
As the demand for clean water rises, the need for advanced materials and technologies intensifies. Capacitive deionization (CDI) has gained attention for water treatment including brackish water desalination, wastewater recycling, and selective resource recovery. Electrode materials play a critical role in CDI’s electrochemical performance, with MXenes, two-dimensional transition-metal carbides, and nitrides, offering a promising solution for low-energy brackish water desalination. MXenes possess excellent structural and electrochemical properties, overcoming limitations like concentration polarization in conventional CDI electrodes and reducing energy consumption. This review discusses MXenes’ properties and various preparation strategies, including intercalating agents, surface modification, heteroatom introduction, and 3D structure design. It also explores MXenes’ potential in CDI applications for seawater desalination, NH 4 + recovery, and ion-selective removal, emphasizing their material and environmental benefits. The review concludes by suggesting future research directions for MXenes in CDI technology.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: MXene and MAX Phase Materials · Membrane-based Ion Separation Techniques · Advancements in Battery Materials
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Research Center for Environmental Functional Materials, State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, College of Environmental Science and Engineering
Tongji University
College of Marine Ecology and Environment
Shanghai Ocean University
School of Civil Engineering
Kashi University
Funding
Special Project for Research and Development in Key areas of Guangdong Province · National Natural Science Foundation of China · Innovation Research Team of Kashi University
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.matpr.2019.07.69410.1016/j.matpr.2019.07.694 ↗
2. 10.1016/j.solener.2017.05.02110.1016/j.solener.2017.05.021 ↗
3. 10.1016/j.desal.2023.11693010.1016/j.desal.2023.116930 ↗
4. 10.1016/j.desal.2007.08.00510.1016/j.desal.2007.08.005 ↗
5. 10.1016/j.desal.2020.11439010.1016/j.desal.2020.114390 ↗
6. 10.1016/j.energy.2016.03.02110.1016/j.energy.2016.03.021 ↗
7. 10.1021/acs.est.8b0485810.1021/acs.est.8b04858 ↗
8. 10.1039/C6TA07833H10.1039/C6TA07833H ↗
9. 10.1016/j.coelec.2021.10075810.1016/j.coelec.2021.100758 ↗
10. 10.1021/es011274510.1021/es0112745 ↗
11. 10.1080/10643389.2021.190269810.1080/10643389.2021.1902698 ↗
12. 10.1016/j.watres.2008.09.02610.1016/j.watres.2008.09.026 ↗
13. 10.1002/advs.20220352710.1002/advs.202203527 ↗
14. 10.1002/admi.20210135910.1002/admi.202101359 ↗
15. 10.1016/j.ccr.2022.21496510.1016/j.ccr.2022.214965 ↗
16. 10.1016/j.cej.2020.12678910.1016/j.cej.2020.126789 ↗
17. 10.1016/j.talanta.2023.12429410.1016/j.talanta.2023.124294 ↗
18. 10.1016/j.cej.2020.12542810.1016/j.cej.2020.125428 ↗
19. 10.1016/j.chemosphere.2022.13493310.1016/j.chemosphere.2022.134933 ↗
20. 10.1016/j.bios.2021.11306210.1016/j.bios.2021.113062 ↗
21. 10.1016/S1872-2067(20)63630-010.1016/S1872-2067(20)63630-0 ↗
22. 10.1002/adfm.20200252810.1002/adfm.202002528 ↗
23. 10.1016/j.cej.2021.12886910.1016/j.cej.2021.128869 ↗
24. 10.1016/j.chempr.2018.08.03710.1016/j.chempr.2018.08.037 ↗
25. 10.1007/s42773-023-00231-z10.1007/s42773-023-00231-z ↗
26. 10.1016/j.memsci.2021.11969710.1016/j.memsci.2021.119697 ↗
27. 10.1016/j.jhazmat.2020.12273110.1016/j.jhazmat.2020.122731 ↗
28. 10.1016/j.joule.2018.02.01810.1016/j.joule.2018.02.018 ↗
29. 10.1016/j.cej.2019.12332910.1016/j.cej.2019.123329 ↗
30. 10.1039/D0TA06994A10.1039/D0TA06994A ↗
31. 10.1021/acs.chemmater.5b0425010.1021/acs.chemmater.5b04250 ↗
32. 10.1016/j.joule.2018.02.01810.1016/j.joule.2018.02.018 ↗
33. 10.1016/j.cej.2022.13492210.1016/j.cej.2022.134922 ↗
34. 10.1021/acs.nanolett.4c0187710.1021/acs.nanolett.4c01877 ↗
35. 10.1039/D1MH01882E10.1039/D1MH01882E ↗
36. 10.1016/j.cej.2021.13316110.1016/j.cej.2021.133161 ↗
37. 10.1002/advs.20220404110.1002/advs.202204041 ↗
38. 10.1016/j.seppur.2022.12101910.1016/j.seppur.2022.121019 ↗
39. 10.1016/j.seppur.2023.12493410.1016/j.seppur.2023.124934 ↗
40. 10.1039/D3TA00696D10.1039/D3TA00696D ↗
41. 10.1021/acs.est.2c0176510.1021/acs.est.2c01765 ↗
42. 10.1002/adfm.20230144910.1002/adfm.202301449 ↗
43. 10.1016/j.seppur.2022.12101910.1016/j.seppur.2022.121019 ↗
44. 10.1002/smll.20210585710.1002/smll.202105857 ↗
45. 10.1002/smll.20247033110.1002/smll.202470331 ↗
46. 10.1016/j.desal.2024.11798610.1016/j.desal.2024.117986 ↗
47. 10.1126/sciadv.aat049110.1126/sciadv.aat0491 ↗
48. 10.1021/acsnano.0c1066610.1021/acsnano.0c10666 ↗
49. 10.1007/s40820-022-00853-110.1007/s40820-022-00853-1 ↗
50. 10.1039/C9NR07331K10.1039/C9NR07331K ↗
51. 10.1002/adfm.20190032610.1002/adfm.201900326 ↗
52. 10.1073/pnas.141421511110.1073/pnas.1414215111 ↗
53. 10.1002/advs.20190052910.1002/advs.201900529 ↗
54. 10.1088/0957-4484/26/26/26570510.1088/0957-4484/26/26/265705 ↗
55. 10.1021/acsnano.9b1006610.1021/acsnano.9b10066 ↗
56. 10.1002/adma.20200109310.1002/adma.202001093 ↗
57. 10.1039/D0NR04928J10.1039/D0NR04928J ↗
58. 10.1016/j.cej.2021.13154010.1016/j.cej.2021.131540 ↗
59. 10.1007/s12274-022-5062-310.1007/s12274-022-5062-3 ↗
60. 10.1016/j.susmat.2020.e0015310.1016/j.susmat.2020.e00153 ↗
61. 10.1021/acs.chemmater.0c0035910.1021/acs.chemmater.0c00359 ↗
62. 10.1002/adma.20170456110.1002/adma.201704561 ↗
63. 10.1038/nature1397010.1038/nature13970 ↗
64. 10.1016/j.ceramint.2019.06.11410.1016/j.ceramint.2019.06.114 ↗
65. 10.1002/anie.20180966210.1002/anie.201809662 ↗
66. 10.1002/celc.20220055510.1002/celc.202200555 ↗
67. 10.1016/j.compositesa.2022.10690710.1016/j.compositesa.2022.106907 ↗
68. 10.1021/acsami.9b1968410.1021/acsami.9b19684 ↗
69. 10.1002/aenm.20170248510.1002/aenm.201702485 ↗
70. 10.1002/sstr.20210008210.1002/sstr.202100082 ↗
71. 10.1002/aenm.20160272510.1002/aenm.201602725 ↗
72. 10.1016/j.ensm.2022.10.00510.1016/j.ensm.2022.10.005 ↗
73. 10.1021/acs.chemmater.0c0266210.1021/acs.chemmater.0c02662 ↗
74. 10.1002/smtd.20220144010.1002/smtd.202201440 ↗
75. 10.1016/j.desal.2022.11581610.1016/j.desal.2022.115816 ↗
76. 10.1039/D0NR03953E10.1039/D0NR03953E ↗
77. 10.1039/D2QI01564A10.1039/D2QI01564A ↗
78. 10.1016/j.cej.2020.12711610.1016/j.cej.2020.127116 ↗
79. 10.1016/j.carbon.2020.11.01010.1016/j.carbon.2020.11.010 ↗
80. 10.1016/j.cej.2020.12585010.1016/j.cej.2020.125850 ↗
81. 10.1016/j.flatc.2018.01.00110.1016/j.flatc.2018.01.001 ↗
82. 10.1002/EXP.2021002410.1002/EXP.20210024 ↗
83. 10.1016/j.jechem.2020.02.03210.1016/j.jechem.2020.02.032 ↗
84. 10.1002/smll.20190150310.1002/smll.201901503 ↗
85. 10.1021/acscatal.3c0065510.1021/acscatal.3c00655 ↗
86. 10.1021/acsnano.0c0673510.1021/acsnano.0c06735 ↗
87. 10.1021/acsnano.9b0497710.1021/acsnano.9b04977 ↗
88. 10.1002/smll.20190264910.1002/smll.201902649 ↗
89. 10.1002/smll.20220174010.1002/smll.202201740 ↗
90. 10.1002/er.802510.1002/er.8025 ↗
91. 10.1016/j.cej.2021.13277110.1016/j.cej.2021.132771 ↗
92. 10.1016/j.seppur.2022.12146010.1016/j.seppur.2022.121460 ↗
93. 10.1021/acsami.1c2371810.1021/acsami.1c23718 ↗
94. 10.1016/j.jhazmat.2021.12797410.1016/j.jhazmat.2021.127974 ↗
95. 10.1016/j.jpowsour.2021.23045010.1016/j.jpowsour.2021.230450 ↗
96. 10.1016/j.cej.2021.13123410.1016/j.cej.2021.131234 ↗
97. 10.1016/j.ensm.2019.09.01310.1016/j.ensm.2019.09.013 ↗
98. 10.1016/j.cej.2021.13299210.1016/j.cej.2021.132992 ↗
99. 10.1016/j.nanoen.2017.06.00910.1016/j.nanoen.2017.06.009 ↗
100. 10.1002/aenm.20190183910.1002/aenm.201901839 ↗