淡水资源的日益减少和分布不均已经成为对技术、社会和经济发展的重大挑战。海水淡化是解决淡水短缺的一个非常重要的方法。反渗透和热蒸馏等技术适用于处理高盐浓度的海水或微咸水，但对于处理低盐浓度的水来说，能量消耗大且成本高，而电容去离子技术（CDI）更适合于低盐浓度的水脱盐。多孔碳由于具有较高的电导率，较大的表面积，可定制的结构以及出色的稳定性而成为CDI的主要电极材料。包括活性炭（AC），石墨烯气凝胶和生物质衍生的大孔碳。然而，它们的脱盐能力和速率尚待提高。

有鉴于此，弗吉尼亚理工大学刘国梁等人，基于分子水平上碳电极前驱体的设计，制备了具有丰富，均匀且连续，与微孔互连的中孔结构的多孔炭纤维（PCFs），它们是CDI的优良电极材料。

本文要点

1）使用嵌段共聚物聚（甲基丙烯酸甲酯）-嵌段聚丙烯腈（PMMA-b-PAN）通过静电纺丝，氧化，稳定化和热解生成PCFs。PMMA-b-PAN的微相分离导致了由PAN和PMMA结构域组成的无序的双连续网络。随后PAN的碳化和PMMA的分解产生具有均匀且相互连接的中孔的连续CFs。

2）丰富而均匀的中孔赋予了较大的有效脱盐表面积，以及从PAN继承的相互连接的微孔和N-掺杂剂增强了脱盐能力。与大多数多孔碳微粒和块体不同，连续的纤维状碳骨架和相互连接的中孔通道分别确保了快速的电子传输和离子扩散，这对于高速率海水脱盐至关重要。

3）在没有任何离子交换树脂来促进离子电吸附或添加导电添加剂的脱盐池中， PCF实现海水淡化的能力高达30.4 mg_NaCl g_PCF^-1，脱盐率高达38.0 mg_NaCl g_PCF^-1min^-1。

总之，该工作强调了基于嵌段共聚物的PCF在高容量和高速率CDI领域具有巨大的应用前景。

参考文献：

Tianyu Liu et al. Exceptional capacitive deionization rate and capacity by block copolymer–based porous carbon fibers. Science Advances, 2020.

DOI: 10.1126/sciadv.aaz0906

http://doi.org/10.1126/sciadv.aaz0906