目前，淡水的日益枯竭和分布不均給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。地球總表面積的71％被確定為海水，這是滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)飲用水需求的重要、潛在未開(kāi)發(fā)水源，因此海水淡化被認(rèn)為是一項(xiàng)可以解決淡水短缺問(wèn)題的具有前景的工程。反滲透和熱蒸餾是處理高鹽濃度的海水或咸水廣泛采用的技術(shù)，但這種方法在鹽濃度較低的情況下能耗高且成本高。作為一種替代方法，電容去離子技術(shù)（CDI）可以通過(guò)雙電層電吸附或贗電容反應(yīng)去除離子，使高鹽濃度的水脫鹽。其中，高價(jià)態(tài)MnO₂（IV）作為CDI中優(yōu)異的法拉第電極被大量研究，尤其對(duì)MnO₂不同晶型所表現(xiàn)的脫鹽性能差異進(jìn)行了深入的機(jī)理分析，但關(guān)于低價(jià)錳氧化物的研究鮮有報(bào)道。這種不同Mn價(jià)態(tài)所賦予的電容脫鹽性能是否存在差異以及其內(nèi)在機(jī)制值得進(jìn)一步探討。 

　　 鑒于此，科研人員基于法拉第電極的高容量特點(diǎn)，利用價(jià)態(tài)調(diào)控方案，通過(guò)在不同氣氛和溫度下調(diào)控前驅(qū)體碳酸錳的碳復(fù)合物，制備出三種不同錳價(jià)態(tài)氧化物與碳的復(fù)合物（MnO@C(I), Mn₂O₃@C(II), Mn₃O₄@C(II/III)，圖1），均能較好地維持前驅(qū)體的紡錘體形貌（圖2），并與商業(yè)活性炭電極組合成非對(duì)稱(chēng)膜電容去離子（MCDI）裝置。研究發(fā)現(xiàn)，二價(jià)（MnO@C）、三價(jià)（Mn₂O₃@C）和二價(jià)/三價(jià)（Mn₃O₄ @C）錳氧化物在500 mg L^-1 NaCl溶液中均具有高鹽吸附能力（分別高達(dá)31.3 mg g^-1、22.2 mg g^-1和18.9 mg g^-1）和高鹽吸附率（0.83 mg g^-1 min^-1、0.53 mg g^-1 min^-1和1.71 mg g^-1 min^-1），且遠(yuǎn)超其它先進(jìn)的碳材料（圖3）。其中，MnO@C表現(xiàn)出最佳的電吸附性能，Mn₃O₄@C電吸附性能最差，這是由于Mn價(jià)態(tài)的不同會(huì)引起贗電容性能產(chǎn)生差異。理論計(jì)算結(jié)果表明，在鈉的吸附過(guò)程中，Mn的價(jià)態(tài)不同使得其在空間結(jié)構(gòu)和吸收能力上出現(xiàn)明顯差異；在容量和穩(wěn)定性方面，較低的Mn價(jià)（+2）更適合CDI脫鹽（圖4）。該價(jià)態(tài)工程設(shè)計(jì)方案為脫鹽中的高性能贗電容材料的制備提供了一條新穎的途徑。 

　  上述工作得到了科技部國(guó)家重大研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金委基金項(xiàng)目的支持。