近日，化學(xué)化工學(xué)院（省部共建煤炭高效利用與綠色化工國家重點實驗室）羅民教授負(fù)責(zé)的能源和環(huán)境材料研究團(tuán)隊，在電化學(xué)雜化電容脫鹽淡化研究領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展。研究成果在線發(fā)表在Elservier數(shù)據(jù)庫工程領(lǐng)域Top期刊《Desalination》（中科院工程技術(shù)一區(qū)，Impact
Factor 2019: 7.098）。論文題目：“Atomic substituents effect on boosting desalination performances of Zn-doped NaxCoO2 ”；DOI：10.1021/ . 寧夏大學(xué)羅民教授為本文的通訊作者，2018級水資源利用與化學(xué)化工博士研究生周瑞娟同學(xué)為論文第一作者。
水資源短缺和水環(huán)境的污染是困擾社會可持續(xù)發(fā)展的重大問題，電化學(xué)去離子（electrochemical deionization，EDI）是一種從水溶液中脫除可溶性帶電離子的新興技術(shù)方法。作為一種低能耗，環(huán)境友好的脫鹽技術(shù)受到關(guān)注，并在苦咸水淡化、海水脫鹽、廢水治理、高附加值離子的提取和有害離子的脫除等方面有潛在的應(yīng)用前景。雜化電容脫鹽是一種新型的脫鹽技術(shù)，通過輸入電能，在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)（法拉第反應(yīng)）而提取鹽溶液中的鈉離子和氯離子，達(dá)到脫鹽淡化之目的。然后再通過放電過程（兩電極短接或反向施加電壓）釋放離子到濃鹽水中，同時回收部分能量。
近年來，二維層狀納米科學(xué)和技術(shù)的迅猛發(fā)展為開發(fā)新型脫鹽電極材料提供了契機(jī)。該課題組通過溶膠凝膠法（Sol-Gel）在層狀鈷酸鈉脫鹽電極材料的鈷氧層板內(nèi)化學(xué)摻雜引入Zn2+摻雜，調(diào)控Co3+/Co4+的比例和氧空位的含量。隨鋅離子摻雜含量增加，Co3+/Co4+逐漸增加，導(dǎo)致不穩(wěn)定的Co4+向Co3+弛豫時產(chǎn)生豐富的氧空位。通過調(diào)控鋅離子的摻雜量，脫鹽電極的脫鹽性能得到了很大的提高。Na0.27 Zn 0.01CoO2?0.6H2 O 的脫鹽容量達(dá)到了92.9 ± 5 mg g-1
，脫鹽循環(huán)50次仍然能保持98.3%的脫鹽量。研究表明，鋅離子在層板內(nèi)部的摻雜不僅改善了電極材料的導(dǎo)電性能，而且能抑制層板的相對滑移，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改善了層間的鈉離子化學(xué)儲存環(huán)境，因而實現(xiàn)了高脫鹽量和高循環(huán)穩(wěn)定性能。本文還通過原位拉曼光譜原位深入研究了水合離子在層間脫嵌的微觀機(jī)理，證實了水合鈉離子的脫嵌過程是電化學(xué)儲鈉機(jī)制，該研究成果推動了雜化電容脫鹽在高濃度咸水脫鹽和水資源利用中的應(yīng)用。
在國家自然科學(xué)基金（No. 21965027，21561026）和“化學(xué)工程與技術(shù)”一流學(xué)科“煤基儲能與光電催化材料”科研創(chuàng)新團(tuán)隊項目(Grant No. NXY-LXK2017A04)項目資助下，本研究團(tuán)隊發(fā)表了一系列的研究成果。