Surface charge enhanced carbon electrodes for stable and efficient capacitive deionization using inverted adsorption-desorption behavior

Energy and Environmental Science

Volumn 8, Issue 3, 2015, Pages 897-909

  Gao, Xin ^a   Omosebi, Ayokunle ^a   Landon, James ^a   Liu, Kunlei ^a,b  

^a UNIVERSITY OF KENTUCKY   (United States)

^b UNIVERSITY OF KENTUCKY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANODES; CARBON; CATHODES; DESORPTION; OXIDATION; SEPARATION; SURFACE CHARGE; SURFACE CHEMISTRY;

ADSORPTION DESORPTION; CAPACITIVE DEIONIZATION; CARBON ELECTRODE; IMPROVE PERFORMANCE; NEGATIVE SURFACE CHARGES; PERFORMANCE STABILITY; POSITIVE SURFACE CHARGE; SEPARATION PERFORMANCE;

SYSTEM STABILITY;

ADSORPTION; AQUEOUS SOLUTION; CARBON; DESORPTION; ELECTRODE; IONIZATION; OXIDATION;

EID: 84924351255     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4ee03172e     Document Type: Article

References (94)

1. S. J. Montain W. A. Latzka M. N. Sawka Mil. Med. 1999 164 502 508
2. http://water.epa.gov/scitech/swguidance/standards/handbook/chapter03.cfm, (last access: 07-Jan-2015)
3. http://www.lakesidewater.com/index.html, (last access: 07-Jan-2015)
4. M. A. Anderson A. L. Cudero J. Palma Electrochim. Acta 2010 55 3845 3856
5. S. Porada R. Zhao A. van der Wal V. Presser P. M. Biesheuvel Prog. Mater. Sci. 2013 58 1388 1442
6. Y. Oren Desalination 2008 228 10 29
7. H. Li F. Zaviska S. Liang J. Li L. He H. Y. Yang J. Mater. Chem. A 2014 2 3484 3491
8. C. Tsouris R. Mayes J. Kiggans K. Sharma S. Yiacoumi D. DePaoli S. Dai Environ. Sci. Technol. 2011 45 10243 10249
9. J. J. Wouters J. J. Lado M. I. Tejedor-Tejedor R. Perez-Roa M. A. Anderson Electrochim. Acta 2013 112 763 773
10. L. Wang M. Wang Z.-H. Huang T. Cui X. Gui F. Kang K. Wang D. Wu J. Mater. Chem. 2011 21 18295 18299
11. X. Gao J. Landon J. K. Neathery K. Liu J. Electrochem. Soc. 2013 160 E106 E112
12. D. Zhang X. Wen L. Shi T. Yan J. Zhang Nanoscale 2012 4 5440 5446
13. B. Jia L. Zou Chem. Phys. Lett. 2012 548 23 28
14. K. Laxman M. T. Z. Myint H. Bourdoucen J. Dutta ACS Appl. Mater. Interfaces 2014 6 10113 10120
15. Q. Wang J. Yan Y. Wang T. Wei M. Zhang X. Jing Z. Fan Carbon 2014 67 119 127
16. J. C. Farmer D. V. Fix G. V. Mack R. W. Pekala J. F. Poco J. Electrochem. Soc. 1996 143 159 169
17. J. C. Farmer D. V. Fix G. V. Mack R. W. Pekala J. F. Poco J. Appl. Electrochem. 1996 26 1007 1018
18. I. Villar S. Roldan V. Ruiz M. Granda C. Blanco R. Menéndez R. Santamaría Energy Fuels 2010 24 3329 3333
19. H. Li L. Zou L. Pan Z. Sun Environ. Sci. Technol. 2010 44 8692 8697
20. J. J. Lado J. J. Wouters M. I. Tejedor-Tejedor M. A. Anderson E. García-Calvo J. Electrochem. Soc. 2013 160 E71 E78
21. S.-i. Jeon H.-r. Park J.-g. Yeo S. Yang C. H. Cho M. H. Han D. K. Kim Energy Environ. Sci. 2013 6 1471 1475
22. S. Porada D. Weingarth H. V. M. Hamelers M. Bryjak V. Presser P. M. Biesheuvel J. Mater. Chem. A 2014 2 9313 9321
23. Y. Gendel A. K. E. Rommerskirchen O. David M. Wessling Electrochem. Commun. 2014 46 152 156
24. K. B. Hatzell E. Iwama A. Ferris B. Daffos K. Urita T. Tzedakis F. Chauvet P.-L. Taberna Y. Gogotsi P. Simon Electrochem. Commun. 2014 43 18 21
25. J. Lee S. Kim C. Kim J. Yoon Energy Environ. Sci. 2014 7 3683 3689
26. R. Zhao P. M. Biesheuvel H. Miedema H. Bruning A. van der Wal J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 205 210
27. P. M. Biesheuvel S. Porada M. Levi M. Z. Bazant J. Solid State Electrochem. 2014 18 1365 1376
28. C. A. R. Perez O. N. Demirer R. L. Clifton R. M. Naylor C. H. Hidrovo J. Electrochem. Soc. 2013 160 E13 E21
29. M. E. Suss T. F. Baumann W. L. Bourcier C. M. Spadaccini K. A. Rose J. G. Santiago M. Stadermann Energy Environ. Sci. 2012 5 9511 9519
30. T. J. Welgemoed C. F. Schutte Desalination 2005 183 327 340
31. X. Gao A. Omosebi J. Landon K. Liu J. Electrochem. Soc. 2014 161 E159 E166
32. A. Omosebi X. Gao J. Landon K. Liu ACS Appl. Mater. Interfaces 2014 6 12640 12649
33. I. Cohen E. Avraham Y. Bouhadana A. Soffer D. Aurbach Electrochim. Acta 2013 106 91 100
34. Y. Bouhadana E. Avraham M. Noked M. Ben-Tzion A. Soffer D. Aurbach J. Phys. Chem. C 2011 115 16567 16573
35. E. Ayranci B. E. Conway J. Appl. Electrochem. 2001 31 257 266
36. K. Kinoshita, Carbon-Electrochemical and Physicochemical Properties, John Wiley & Sons, New York, 1988
37. A. D. Jannakoudakis P. D. Jannakoudakis E. Theodoridou J. O. Besenhard J. Appl. Electrochem. 1990 20 619 624
38. J. S. Noh J. A. Schwarz J. Colloid Interface Sci. 1989 130 157 164
39. H. Tobias A. Soffer J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1983 148 221 232
40. E. Bayram E. Ayranci Electrochim. Acta 2011 56 2184 2189
41. E. Bayram E. Ayranci Carbon 2010 48 1718 1730
42. P. M. Biesheuvel Y. Fu M. Z. Bazant Russ. J. Electrochem. 2012 48 580 592
43. E. Avraham M. Noked Y. Bouhadana A. Soffer D. Aurbach Electrochim. Acta 2010 56 441 447
44. E. Avraham M. Noked I. Cohen A. Soffer D. Aurbach J. Electrochem. Soc. 2011 158 P168 P173
45. I. Cohen E. Avraham M. Noked A. Soffer D. Aurbach J. Phys. Chem. C 2011 115 19856 19863
46. Y. Oren H. Tobias A. Soffer J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1984 162 87 99
47. E. McCafferty Electrochim. Acta 2010 55 1630 1637
48. M. C. Hatzell M. Raju V. J. Watson A. G. Stack A. C. T. van Duin B. E. Logan Environ. Sci. Technol. 2014 48 14041 14048
49. R. Zhang L. Wolters J. W. Weidner Int. J. Hydrogen Energy 2012 37 2935 2939
50. J. Wang G. Yin Y. Shao S. Zhang Z. Wang Y. Gao J. Power Sources 2007 171 331 339
51. S. Zhang X.-Z. Yuan J. N. C. Hin H. Wang K. A. Friedrich M. Schulze J. Power Sources 2009 194 588 600
52. A. J. Bard and L. R. Faulkner, Electrochemical Methods-Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, New York, 2001
53. M. D. Levi S. Sigalov D. Aurbach L. Daikhin J. Phys. Chem. C 2013 117 14876 14889
54. M. D. Levi S. Sigalov G. Salitra R. Elazari D. Aurbach J. Phys. Chem. Lett. 2011 2 120 124
55. D. C. Grahame Chem. Rev. 1947 41 441 501
56. A. N. Frumkin, O. A. Petrii and B. B. Damaskin, in Comprehensive Treatise of Electrochemistry, ed., J. O. M. Bockris, B. Conway, and, E. Yeager, Springer, USA, 1980
57. M. Marino L. Misuri M. L. Jiménez S. Ahualli O. Kozynchenko S. Tennison M. Bryjak D. Brogioli J. Colloid Interface Sci. 2014 436 146 153
58. J. C. Lytle J. M. Wallace M. B. Sassin A. J. Barrow J. W. Long J. L. Dysart C. H. Renninger M. P. Saunders N. L. Brandell D. R. Rolison Energy Environ. Sci. 2011 4 1913 1925
59. J. Landon X. Gao B. Kulengowski J. K. Neathery K. Liu J. Electrochem. Soc. 2012 159 A1861 A1866
60. X. Gao A. Omosebi J. Landon K. Liu Electrochem. Commun. 2014 39 22 25
61. P. A. Webb, C. Orr, R. W. Camp, J. P. Olivier and Y. S. Yunes, Analytical Methods in Fine Particle Technology, Micromeritics Instrument, 1997
62. T. F. Baumann M. A. Worsley T. Y.-J. Han J. H. Satcher Jr J. Non-Cryst. Solids 2008 354 3513 3515
63. B. Stuart, Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications, Wiley, 2004
64. J. J. Wouters J. J. Lado M. I. Tejedor-Tejedor M. A. Anderson J. Electrochem. Soc. 2012 159 A1374 A1382
65. K. C. Leonard J. R. Genthe J. L. Sanfilippo W. A. Zeltner M. A. Anderson Electrochim. Acta 2009 54 5286 5291
66. J. J. Lado R. E. Pérez-Roa J. J. Wouters M. Isabel Tejedor-Tejedor M. A. Anderson Sep. Purif. Technol. 2014 133 236 245
67. V. Strelko Jr D. J. Malik M. Streat Carbon 2002 40 95 104
68. P. Chingombe B. Saha R. J. Wakeman Carbon 2005 43 3132 3143
69. D. J. Malik V. Strelko Jr M. Streat A. M. Puziy Water Res. 2002 36 1527 1538
70. V. Strelko Jr D. J. Malik J. Colloid Interface Sci. 2002 250 213 220
71. J. Binner Y. Zhang J. Mater. Sci. Lett. 2001 20 123 126
72. A. B. García A. Cuesta M. A. Montes-Morán A. Martínez-Alonso J. M. D. Tascón J. Colloid Interface Sci. 1997 192 363 367
73. H. Hu A. Yu E. Kim B. Zhao M. E. Itkis E. Bekyarova R. C. Haddon J. Phys. Chem. B 2005 109 11520 11524
74. L. Vaisman G. Marom H. D. Wagner Adv. Funct. Mater. 2006 16 357 363
75. A. Schierz H. Zänker Environ. Pollut. 2009 157 1088 1094
76. J. Lee E.-J. Park J. Choi J. Hong S.-E. Shim Synth. Met. 2010 160 566
77. Y. Si E. T. Samulski Nano Lett. 2008 8 1679 1682
78. P. H. Tewari A. B. Campbell J. Colloid Interface Sci. 1976 55 531 539
79. P. H. Tewari A. W. McLean J. Colloid Interface Sci. 1972 40 267 272
80. G. J. Clark T. N. Andersen R. S. Valentine H. Eyring J. Electrochem. Soc. 1974 121 618 622
81. S. H. Kim J. Phys. Chem. 1973 77 2787 2789
82. C.-H. Hou C. Liang S. Yiacoumi S. Dai C. Tsouris J. Colloid Interface Sci. 2006 302 54 61
83. K.-L. Yang S. Yiacoumi C. Tsouris J. Electroanal. Chem. 2003 540 159 167
84. M. Hahn M. Baertschi O. Barbieri J.-C. Sauter R. Kötz R. Gallay Electrochem. Solid-State Lett. 2004 7 A33 A36
85. L.-H. Shao J. Biener D. Kramer R. N. Viswanath T. F. Baumann A. V. Hamza J. Weissmuller Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 7580 7587
86. R. K. Kalluri M. M. Biener M. E. Suss M. D. Merrill M. Stadermann J. G. Santiago T. F. Baumann J. Biener A. Striolo Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 2309 2320
87. S. Srinivasan, in Fuel Cells, Springer, USA, 2006
88. M. Skyllas-Kazacos M. H. Chakrabarti S. A. Hajimolana F. S. Mjalli M. Saleem J. Electrochem. Soc. 2011 158 R55 R79
89. D. N. Buckley X. Gao R. P. Lynch N. Quill M. J. Leahy J. Electrochem. Soc. 2014 161 A524 A534
90. S. M. Haile Acta Mater. 2003 51 5981 6000
91. J. R. Varcoe P. Atanassov D. R. Dekel A. M. Herring M. A. Hickner P. A. Kohl A. R. Kucernak W. E. Mustain K. Nijmeijer K. Scott T. Xu L. Zhuang Energy Environ. Sci. 2014 7 3135 3191
92. Y. Bouhadana M. Ben-Tzion A. Soffer D. Aurbach Desalination 2011 268 253 261
93. L. Han K. G. Karthikeyan M. A. Anderson J. J. Wouters K. B. Gregory Electrochim. Acta 2013 90 573 581
94. Kang J.,Kim T.,Jo K.,Yoon J., Desalination, 2014, 352, 52-57.