Récemment, les chercheurs de l'Institut de physique du solide, Les Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences ont utilisé l'ingénierie de la valence pour développer trois oxydes de manganèse comme électrodes avec différentes valences de Mn pour le dessalement capacitif haute performance.

L'osmose inverse et la distillation thermique sont largement utilisées pour traiter l'eau salée à forte concentration en sel, mais ils ont des inconvénients, y compris la consommation d'énergie élevée et le coût élevé.

Comme méthode alternative, La technologie de désionisation capacitive (CDI) peut éliminer les ions chargés de l'eau dessalée par électrosorption ou réaction pseudocapacitive. Cependant, il y a peu de rapports sur les oxydes de manganèse avec une plus faible valence de Mn par rapport au nombre de rapports sur MnO 2 . D'où, s'il existe une différence dans les performances de dessalement dans des états de valence si différents de Mn et les raisons internes méritent d'être explorées.

Dans cette étude, en raison de la caractéristique de haute capacité de l'électrode faradique, les chercheurs ont préparé trois compositions de carbone d'oxyde de manganèse avec différents états de valence de Mn en calcinant MnNO 3 @C précurseur sous différentes atmosphères et températures, et les a combinés avec une électrode de charbon actif commerciale pour assembler une unité CDI asymétrique. Tous les oxydes de manganèse tels que préparés ont maintenu la morphologie fusiforme du précurseur.

Les résultats ont montré que les oxydes de manganèse avec divalent, trivalent et divalent/trivalent ont tous affiché une capacité d'adsorption de sel élevée et des taux d'adsorption de sel élevés correspondants dans une solution de 500 mg L-1 de NaCl, surpassant d'autres matériaux de carbone avancés. Parmi eux, MnO@C a indiqué la meilleure performance d'électrosorption et Mn 3 O 4 @C a le pire.

Les résultats des calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont prouvé que l'état de valence du manganèse pendant l'absorption de Na+ pouvait entraîner une divergence distincte dans la structure spatiale et la capacité d'absorption. Par conséquent, les chercheurs ont conclu qu'en termes de capacité et de stabilité, les oxydes de manganèse à divalent (MnO@C) étaient plus adaptés que trivalents (Mn 2 O 3 @C) et divalent/trivalent (Mn 3 O 4 @C) oxydes de manganèse pour le dessalement du CDI.

L'ingénierie de la valence offre une nouvelle façon de préparer des matériaux pseudocapacitifs haute performance pour le dessalement capacitif.