电容去离子（CDI）技术是一种新型电分离技术，其技术原理是通过在一对平行电极上施加直流电压（小于1.5 V），促使带电离子定向移动并储存于与其极性相反的电极表面，从而实现电荷分离；当离子吸附达到饱和后，通过施加反向电压或短接即可实现电极再生。CDI的这一原理使其在工农业用水除盐，苦咸水淡化以及海水淡化的二级处理受到广泛关注。氮掺杂碳（NC）在CDI中的应用研究已广泛报道，然而，针对其深层机制的探索却相对匮乏，尤其是不同氮构型在CDI过程中的具体作用机制仍不明确。值得注意的是，在利用碳基前驱体制备NC的过程中，微量氧掺杂不可避免，但这一现象往往被研究者忽视。氧掺杂如何与氮构型协同作用以提升脱盐性能，至今仍是一个亟待解决的科学难题。

近日，扬州大学李家宝博士和王天奕副教授，联合浙江海洋大学徐兴涛教授以及日本名古屋大学Yusuke Yamauchi教授，报道了一种基于微量氧掺杂的氮配型调控机制。研究团队以鸟嘌呤为前驱体，成功在氮掺杂碳纳米片（ONC）中引入氧元素，同时实现了丰富的吡啶氮和吡咯氮构型的精准调控。这一创新设计通过协同优化电极的电荷分布、润湿性和离子扩散动力学，显著提升了材料的电化学性能。与商用活性炭及其他报道NC材料相比，ONC电极展现出卓越的比电容（298.01 F g^-1）、优异的循环稳定性（50圈/96%脱盐容量保持率）以及更高的脱盐速率（2.33 mg^-1 min^-1）。这些发现不仅揭示了微量氧掺杂与氮构型的协同效应，还为设计高性能CDI电极材料提供了新的理论依据和技术路径。该成果以" Unveiling the neglected role of oxygen doping in nitrogen-doped carbon for enhanced capacitive deionization performance "为题发表在Nature Communications上。

文章信息：Jiabao Li, Ruoxing Wang, Lanlan Han, Tianyi Wang, Yusuke Asakura, ChengyinWang, GuoxiuWang, XingtaoXu, YusukeYamauchi, Unveiling the neglected role of oxygen doping in nitrogen-doped carbon for enhanced capacitive deionization performance, Nat. Commun. 2025, DOI: 10.1038/s41467-025-56694-0.

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56694-0